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通过原子力显微镜对银(111)表面硅烯的结构鉴定

DOI：10.1103/PhysRevB.98.195311 期刊：Physical Review B 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 硅烯是一种具有起伏蜂窝状硅原子排列的二维原子层材料。这种排列方式的多样性拓展了其潜在应用，但也导致特定情况下难以确定其具体结构。本文研究表明，原子力显微镜（AFM）具备解析未知相硅烯结构的能力。我们对银（111）晶面上未知结构的(√13×√13)R13.9°硅烯进行了AFM观测，结果显示AFM能分辨构成蜂窝晶格的所有硅原子，而扫描隧道显微镜（STM）仅能成像最表层硅原子。高分辨率AFM成像帮助我们识别出银（111）面上(√13×√13)R13.9°硅烯的两种此前未被区分的起伏结构类型。通过理论模拟获得的结构模型既能复现AFM图像，也能匹配先前的STM图像。此外，结合力谱分析与第一性原理计算阐明了高分辨率AFM成像机制：探针的吸引力会拉起下凹的硅原子，导致起伏结构发生局部翻转。
作者： Lingyu Feng，Keisuke Yabuoshi，Yoshiaki Sugimoto，Jo Onoda，Masahiro Fukuda，Taisuke Ozaki
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为展示原子力显微镜（AFM）在确定银（111）表面未知硅烯相结构方面的能力，特别是识别此前未被区分的（√13×√13）R13.9°硅烯两种屈曲结构类型。

研究成果

高分辨率原子力显微镜已被证明是识别银(111)基底上硅烯结构相的有力工具，揭示了两种先前未被区分的起伏结构。原子力显微镜观测与密度泛函理论计算的结合，为全面理解硅烯的结构多样性及高分辨率原子力显微镜成像机制提供了依据。

研究不足

该研究的局限性在于原子力显微镜的分辨率以及硅烯在Ag(111)基底上结构多样性的复杂性。由于模拟过程中的简化处理，理论模型可能无法完全涵盖所有实验观测现象。

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