表面原子結構與能帶表征虛擬仿真實驗是河北師範大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：表面原子結構與能帶表征虛擬仿真實驗
- 建設院校： 河北師範大學
- 課程負責人： 宋俊濤
- 授課教師：宋俊濤、邱靜嵐、王文曉、白珂珂
課程簡介,教學目標,
課程簡介
微觀世界中,材料表面的原子排布及電子運動使巨觀世界中的我們充滿好奇。表面原子結構與能帶表征虛擬仿真實驗,將通過根探針為我們揭開矽單晶表面原子排布的神秘面紗;通過一束光子帶我們追蹤金單晶表面的電子能帶。本項目基於掃描隧道顯微鏡一 1986年獲得諾貝爾物理學獎的偉大發明,和角分辨光電子能譜儀一 基於1921年諾貝爾物理學獎愛因斯坦光電效應的表面分析技術,兩種技術相輔相成,帶領大家體驗表面科學研究的樂趣!
教學目標
一、利用STM研究單晶Si(111)表面原子結構
1981年STM的發明使人類能夠實時地觀測到原子在物質表面的排列狀態及表面電子行為有關的物理化學性質,對表面科學、材料科學、生命科學以及微電子技術的發展有著重大意義和重要套用價值。為此, 1986年, STM的發明者G. Bing和H.Rohrer獲得了諾貝爾物理學獎。STM的首次成功是Si(11)-7x 7結構的實空間成像。通過掃描隧道顯微鏡實驗研究獲取Si(111)-7x7表面原子分辨是進一步研究其它材料表面原子及電子結構的基礎。本實驗將基於德國CreaTec公司生產的超高真空低溫掃描隧道顯微鏡裝置獲取清潔的Si(111)-7x 7表面並原位獲得正偏壓及負偏壓下的形貌像。具體教學目的如下:
( 1 )理解掃描隧道顯微鏡的基本原理並了解其基本構造及工作模式;
( 2 )熟悉Si(111)-7x 7表面的製備及樣品傳送過程;
( 3 )熟悉掃描隧道顯微鏡實驗中針尖的粗逼近和自動逼近過程;
( 4 )熟悉通過調節Nanonis控制器軟體上的隧穿電流、電壓、掃描範圍、掃描速度等參數獲取表面形貌的一般操作流程;
(5)了解Si(111)-7x 7表面的DAS模型及其在正、負偏壓下的形貌圖。
二、 利用ARPES研究單晶Au(111)表面能帶結構
以伴球形能量分析器為主要實驗裝置的角分辨光電子能譜儀( ARPES )是測量單晶樣品電子能帶結構的最直接手段之一。本實驗通過測量高質量單晶Au(111)表面態的特徵圖像,理解通過光電效應研究材料電子能帶結構的基本原理。 本實驗將基於DA30能量分析器,以氦燈為光源測量單晶Au(111)面的表面態特徵譜。具體教學目的如下:
( 1 )理解ARPES測量材料電子能帶結構的基本原理和測量過程;
(2 )熟悉運用ARPES測量電子能帶結構的一般操作流程;
(3)了解高質量單晶Au(111)表面的處理過程，以及表面態Rashba自旋軌道耦合劈裂的特徵圖像。
