室温超高真空环境原子尺度Au/Si(111)-(7×7)不定域吸附的局域接触势能差测量技术

作     者：王慧云 冯婕 王旭东 温阳 魏久焱 温焕飞 石云波 马宗敏 李艳君 刘俊 Wang Hui-Yun;Feng Jie;Wang Xu-Dong;Wen Yang;Wei Jiu-Yan;Wen Huan-Fei;Shi Yun-Bo;Ma Zong-Min;Li Yan-Jun;Liu Jun

作者机构：中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学仪器与电子学院太原030051 中北大学山西省量子传感与精密测量重点实验室太原030051 大阪大学工学研究科精密科学应用物理学大阪5650871 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第6期

页      面：84-93页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2017YFE0130200,2018YFF01012502) 国家自然科学基金(批准号:51727808,61874100,61503346,51635011) 山西省“1331工程”重点学科建设项目(批准号:1331KSC) 山西省自然科学基金(批准号:201701D121080,201803D421037,201901D211253) 山西省回国留学人员科研资助项目(批准号:2021-115) 2019年山西省高等学校创新人才支持计划资助的课题 

主　　题：开尔文探针力显微镜 Au/Si(111)-(7×7) 表面 局域接触势能差 

摘      要：利用自制超高真空非接触调频开尔文探针力显微镜系统地研究了Au/Si(111)-(7×7)的结构和局域接触势能差.虽然扫描隧道显微镜已被广泛应用于原子尺度金属吸附半导体表面的研究,但仅局限在观测金属和半导体表面.开尔文探针力显微镜允许在原子尺度利用局域接触势能差直接测量各类平整表面不同位置的电荷,而成为更方便、更精确的电荷表征手段.本文通过在室温下利用开尔文探针力显微镜对Au吸附Si(111)-(7×7)表面的形貌及局域接触势能差原子尺度测量,同时建立相应的吸附模型和第一性原理计算,得到了Au/Si(111)-(7×7)最佳吸附位置的差分电荷密度分布图,并给出了Au在Si(111)-(7×7)表面的最佳吸附位置不定域移动的局域接触势能差关系,分析了Au原子在吸附过程中与Si表面之间电荷转移的机理.实验结果表明,Au/Si(111)-(7×7)吸附表面的局域接触势能差测量可以进行有效的Au与Si原子识别.本研究对推动表面电荷精密测量的发展具有重要意义.