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由于扫描隧道显微镜(STM)具有高的空间分辨成像、原子/分子操纵、扫描隧道谱等功能,这使其在表面物理和化学等领域的研究中得到了广泛的应用,其中利用低温、超高真空环境下工作的扫描隧道显微镜对在表面吸附的单分子物理化学性质的研究是该研究领域的一个热点课题。在本论文中,作者利用STM技术研究了在隧道电子和针尖/样品间强电场的作用下Cu(111)表面吸附的单个叔丁基胺分子的跳跃现象和相关物理机制;此外,论文还介绍了实验中对部分实验装置进行的改造和新设计。本论文分为三个部分:
在第一章中,首先介绍了本论文的仪器基础,包括扫描隧道显微镜的基本结构,成像原理,和主要应用。
在第二章中,介绍了对本实验仪器系统,超高真空低温扫描隧道显微镜的认识;介绍了气体管路系统的制作,该装置可在金属单晶处理时将氩气或氖气引入超高真空系统中,还可以在原位条件下向低温STM的样品基底表面引入常温下为液相或气相的化学分子;还介绍了实验中使用的固体样品蒸发源,样品台,原位蒸发和热裂解装置的设计和制作。
在第三章中,研究了叔丁基胺分子在Cu(111)表面的跳跃现象,比较了在负样品偏压条件和正样品偏压条件下叔丁基胺分子的跳跃行为,以及其与隧道电流、针尖样品间偏压的关系;此外还探讨了叔丁基胺分子在表面的纵向操纵,以及叔丁基胺分子的热裂解吸附实验。