基于STM的自旋噪声谱仪的研制及磁性分子的自旋相关性质研究
发布时间：2020-12-24 05:28
电子自旋作为电子的基本性质在物理学、电子学、化学、材料学等领域被广泛研究,其极有可能发展成为未来信息学的基础,特别是如何实现对单个电子自旋的测量、控制以及对其相干性进行调控已成为国际研究的热点,因此对单自旋中心的电子自旋相关性质的研究具有重要意义。扫描隧道显微镜（STM）具有对单分子进行高分辨成像以及操纵的能力,通过将其与各种技术手段联用就能够在单自旋中心的电子自旋研究中发挥更大作用。本论文使用结合了自旋噪声谱、自旋极化针尖等技术的扫描隧道显微镜研究了多种磁性分子的自旋相关性质。在第一章中,首先介绍了 STM的发明和发展、工作原理以及基本结构。然后介绍了近些年在STM的基础上发展的新的实验技术,包括自旋极化-STM,结合射频技术的STM等。最后介绍了本文中所使用的仪器以及相关的实验方法。第二章中的研究主要是关于基于扫描隧道显微镜的自旋噪声谱技术（ESN-STM）以及样品表面自旋中心上的电子自旋信号的探测。本章首先介绍了 ESN-STM的发展历程、工作机理、仪器结构、实验方法、技术难点等。然后详细介绍了我们研制的低温ESN-STM,包括装置的设计、搭建及测试。最后分析了在Cr-N共掺杂的...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 STM及基于STM的新实验技术简介
1.1 扫描隧道显微镜简介
1.1.1 扫描隧道显微镜的发明和发展
1.1.2 扫描隧道显微镜的工作原理
1.1.3 扫描隧道显微镜的工作模式
1.2 基于扫描隧道显微镜的新实验方法
1.2.1 自旋极化扫描隧道显微镜
1.2.2 结合射频信号的扫描隧道显微镜
1.2.3 结合泵浦-探测方法的单自旋弛豫时间测量
1.2.4 基于STM的单分子的射频激发
1.3 本论文的研究工作
1.3.1 本论文中所使用的实验仪器
1.3.2 本论文中所采用的实验方法
1.3.3 本论文的研究内容
参考文献
第二章 基于扫描隧道显微镜的自旋噪声谱仪的研制
2.1 研究背景
2.1.1 基于扫描隧道显微镜的自旋噪声谱简介
2.1.2 ESN-STM的工作机理
2.1.3 实验技术及面临的困难
2.1.4 已取得的实验进展及应用前景
2.1.5 仪器设计方案及实验技术
2.2 ESN-STM的设计和搭建
2.2.1 设计目标及困难分析
2.2.2 射频放大电路设计
2.2.2.1 放大电路工作频段的选择
2.2.2.2 放大电路级数的确定
2.2.2.3 放大器件的选择
2.2.2.4 放大电路的安装位置
2.2.2.5 电路版图设计
2.2.3 放大电路测试
2.2.4 超导磁体
2.2.5 频谱仪连接方法及工作参数选择
2.2.6 ESN-STM实验结果
2.3 本章总结
参考文献
第三章 Au（111）表面金属酞菁分子层上的氧分子吸附研究
3.1 研究背景
3.1.1 自旋选择定则
3.1.2 过渡金属大环化合物
3.1.2.1 FePc和CoPc分子
3.1.2.2 FePc和CoPc分子的氧吸附
3.1.2.3 FePc/CoPc分子的STM研究
3.1.3 STM在表面分子脱附中的应用
3.2 Au（111）表面FePc和CoPc分子层上的氧分子吸附
3.2.1 实验方法
3.2.2 实验结果
3.2.3 计算结果及分析
3.3 本章总结
参考文献
第四章 Au（111）表面FePc分子层吸附氧分子的自旋极化STM研究
4.1 研究背景
4.1.1 自旋极化STM
4.1.2 STM的电流-时间谱
4.2 Au（111）表面FePc分子层表面氧分子吸附的电流-时间谱
4.2.1 自旋极化STM探针的制备
4.2.2 实验结果及分析
4.3 本章总结
参孝文献
60分子层的STM及ESR研究">第五章 Au（111）表面N@C60分子层的STM及ESR研究
5.1 研究背景
60的合成与富集"> 5.1.1 N@C60的合成与富集
60的分子结构与电子结构"> 5.1.2 N@C60的分子结构与电子结构
60的衍生物及其在量子计算领域的应用"> 5.1.3 N@C60的衍生物及其在量子计算领域的应用
60的稳定性"> 5.1.4 N@C60的稳定性
60的合成和富集以及表征"> 5.2 N@C60的合成和富集以及表征
60的合成和富集"> 5.2.1 N@C60的合成和富集
60的ESR实验及质谱实验"> 5.2.2 N@C60的ESR实验及质谱实验
60的热稳定性实验"> 5.2.3 N@C60的热稳定性实验
60分子层的STM及ESR实验"> 5.3 Au（111）表面N@C60分子层的STM及ESR实验
60分子层的STM实验"> 5.3.1 Au（111）表面N@C60分子层的STM实验
60分子层的ESR实验"> 5.3.2 Au（111）表面N@C60分子层的ESR实验
5.4 本章总结
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：2935072
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 STM及基于STM的新实验技术简介
1.1 扫描隧道显微镜简介
1.1.1 扫描隧道显微镜的发明和发展
1.1.2 扫描隧道显微镜的工作原理
1.1.3 扫描隧道显微镜的工作模式
1.2 基于扫描隧道显微镜的新实验方法
1.2.1 自旋极化扫描隧道显微镜
1.2.2 结合射频信号的扫描隧道显微镜
1.2.3 结合泵浦-探测方法的单自旋弛豫时间测量
1.2.4 基于STM的单分子的射频激发
1.3 本论文的研究工作
1.3.1 本论文中所使用的实验仪器
1.3.2 本论文中所采用的实验方法
1.3.3 本论文的研究内容
参考文献
第二章 基于扫描隧道显微镜的自旋噪声谱仪的研制
2.1 研究背景
2.1.1 基于扫描隧道显微镜的自旋噪声谱简介
2.1.2 ESN-STM的工作机理
2.1.3 实验技术及面临的困难
2.1.4 已取得的实验进展及应用前景
2.1.5 仪器设计方案及实验技术
2.2 ESN-STM的设计和搭建
2.2.1 设计目标及困难分析
2.2.2 射频放大电路设计
2.2.2.1 放大电路工作频段的选择
2.2.2.2 放大电路级数的确定
2.2.2.3 放大器件的选择
2.2.2.4 放大电路的安装位置
2.2.2.5 电路版图设计
2.2.3 放大电路测试
2.2.4 超导磁体
2.2.5 频谱仪连接方法及工作参数选择
2.2.6 ESN-STM实验结果
2.3 本章总结
参考文献
第三章 Au（111）表面金属酞菁分子层上的氧分子吸附研究
3.1 研究背景
3.1.1 自旋选择定则
3.1.2 过渡金属大环化合物
3.1.2.1 FePc和CoPc分子
3.1.2.2 FePc和CoPc分子的氧吸附
3.1.2.3 FePc/CoPc分子的STM研究
3.1.3 STM在表面分子脱附中的应用
3.2 Au（111）表面FePc和CoPc分子层上的氧分子吸附
3.2.1 实验方法
3.2.2 实验结果
3.2.3 计算结果及分析
3.3 本章总结
参考文献
第四章 Au（111）表面FePc分子层吸附氧分子的自旋极化STM研究
4.1 研究背景
4.1.1 自旋极化STM
4.1.2 STM的电流-时间谱
4.2 Au（111）表面FePc分子层表面氧分子吸附的电流-时间谱
4.2.1 自旋极化STM探针的制备
4.2.2 实验结果及分析
4.3 本章总结
参孝文献
60分子层的STM及ESR研究">第五章 Au（111）表面N@C60分子层的STM及ESR研究
5.1 研究背景
60的合成与富集"> 5.1.1 N@C60的合成与富集
60的分子结构与电子结构"> 5.1.2 N@C60的分子结构与电子结构
60的衍生物及其在量子计算领域的应用"> 5.1.3 N@C60的衍生物及其在量子计算领域的应用
60的稳定性"> 5.1.4 N@C60的稳定性
60的合成和富集以及表征"> 5.2 N@C60的合成和富集以及表征
60的合成和富集"> 5.2.1 N@C60的合成和富集
60的ESR实验及质谱实验"> 5.2.2 N@C60的ESR实验及质谱实验
60的热稳定性实验"> 5.2.3 N@C60的热稳定性实验
60分子层的STM及ESR实验"> 5.3 Au（111）表面N@C60分子层的STM及ESR实验
60分子层的STM实验"> 5.3.1 Au（111）表面N@C60分子层的STM实验
60分子层的ESR实验"> 5.3.2 Au（111）表面N@C60分子层的ESR实验
5.4 本章总结
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：2935072
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