厘清多针尖效应对二维周期物体扫描隧道显微成像及空间频域晶体学平均的影响
材料科学
2020-07-07 v1 量子物理
摘要
晶体学图像处理（CIP）技术可用于扫描探针显微镜（SPM）中以提取被多探针针尖信号掩盖的信息。这对于扫描隧道显微镜（STM）可能尤为重要，且需要来自二维周期样品的图像。STM中多针尖的成像电流以比先前方法更直接的方式推导得出。对p4mm Bloch表面波函数与一对delta函数针尖，其电流的傅里叶谱揭示了各类图像遮蔽现象的针尖间距依赖性。特别地，我们的分析预测量子干涉应以宏观尺度上截然不同的条带形式可见，而非纯经典模型在相同周期双STM针尖间距下产生的篮编织图案。我们引入了一个模拟高度（0001）取向热解石墨（技术名称为HOPG）本质特征的表面波函数，并用于类似的针尖间距分析。使用具有显著空间延展性的成键H_2针尖波函数替代这对无穷小微分delta函数针尖，并未以任何可观测方式影响这些结果。这可由皮埃尔·居里著名的对称原理解释。STM图像中多针尖效应的经典模拟可理解为对其他类型SPM所记录图像中多针尖效应的建模。我们的分析阐明了为何CIP与晶体学平均能很好地去除迟钝SPM针尖（由多个微针尖组成）在记录的二维周期图像中的效应，并概述了该图像处理技术对特定空间分离的STM微针尖的局限性。
引用
@article{arxiv.2007.02312,
title = {Clarifying multiple-tip effects on Scanning Tunneling Microscopy imaging of 2D periodic objects and crystallographic averaging in the spatial frequency domain},
author = {Jack C. Straton and Peter Moeck and Bill Moon and Taylor T. Bilyeu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.02312},
year = {2020}
}
备注
37 pages, 17 figures