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陆轻铀教授研究组研制成功10飞安超高分辨电流放大器和10飞安超高电流分辨全低电压扫描隧道显微镜

时间:2008-09-04 13:53:00 来源:合肥微尺度物质科学国家实验室|http://www.hfnl.ustc.edu.cn
  最近,合肥微尺度物质科学国家实验室原子分子科学研究部陆轻铀教授研究组利用他们纳米效应与器件实验室的多项专利技术,研制成功国际上第一台低成本飞安级分辨率的电流放大器和国际上第一台10飞安电流分辨率的扫描隧道显微镜(STM)。这两项工作得到了国家自然科学基金仪器专项基金(项目批准号:10627403)、985基金、新世纪优秀人才支持计划和中国科学院强磁场科学中心的资助。
  10飞安超高分辨电流放大器的研制中,他们抛弃了当前技术中常用的防护环(Guard Ring)技术,制成自主研制的无环电流放大器,使得无论是成本还是操作难度都大大降低。测量时可根据需要对待测器件施加偏压来产生微弱电流。10飞安的超高电流分辨也能满足大多数半导体工业、显微镜领域、电化学测量、通讯、光电子测量等的应用需求。
图(1)为实测10fA超高分辨电流放大器输入-输出响应关系曲线,
其中上曲线为有偏压时的响应曲线,下曲线为无偏压的响应曲线。

  10飞安电流分辨率全低电压扫描隧道显微镜同时也是国际上第一台全低压(<15V)STM,其不仅电流分辨率高,且噪音极低,大气条件下原子分辨率成像的质量远高于国际上同类产品。该显微镜不仅操作简单、稳定,且温漂低、成本低、体积小易于极端条件化。STM的主要用户为物理、化学、材料、生物类科研单位、高校和研究所;高科技材料、器件和半导体工业;教学等领域。国内对STM的需求量随纳米科技的发展而逐年增加得非常快,但多数为从欧洲进口。本成果具有成为国际STM标准设计的潜力,有望能逐渐取代现有大部分进口或国产STM而成为未来市场的主流产品。
图(2)为石墨原子大气STM成像质量的对比: a-b为我们自制STM的测量结果;
c为国际著名商业STM(瑞士Nanosurf公司产品)的测量结果;
d为他人自制 STM (Jayadevaiah等, Meas. Sci. Tech. 15, N35 (2004)) 的测量结果。

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