开尔文探针力显微镜是一种评估样品和探针尖端之间接触电位差的方法。除非使用具有已知功函数的参考标准(通常是块状金或高取向裂解热解石墨),否则它仍然是一种相对工具。在本报告中,我们建议采用光刻图案化、引线键合结构的形式来验证二维标准,该结构采用无转移 p 型氢插入准独立外延化学气相沉积石墨烯技术在半绝缘高纯度名义上轴上 4H-SiC(0001) 上制造。该特定结构的空穴密度为𝑝 𝑆 = 1.61 × 10 13 cm − 2,通过经典霍尔效应测得,其石墨烯层数为𝑁 = 1.74,该值是从椭偏角𝛹的分布中提取的,在入射角AOI = 50 ◦和波长𝜆 = 490 nm处测量,其功函数为𝜙 𝐺𝑅 = 4.79 eV,由特定𝑝 𝑆 和𝑁的密度泛函理论模型假定。按照该算法,结构和硅尖端之间的接触电位差在𝛥𝑉 𝐺𝑅 −Si = 0处得到验证。 64 V ,应该与𝜙 𝐺𝑅 = 4.79 eV 相关,并作为精确的参考值来计算任意材料的功函数。
我们提出了一种非常可行的技术,无需任何实验开销,即可快速冷却彭宁阱中大型二维离子晶体的平面内自由度。通过模拟,我们证明了我们的方法能够在不到 10 毫秒的时间内将平面内模式冷却到约 1 mK 的温度。 我们的技术依赖于冷却不良的平面内运动和有效冷却的平面外运动的近共振耦合,并且无需引入额外的电位即可实现。我们的方法实现的快速冷却与典型的操作条件形成对比,在典型的操作条件下,我们对激光冷却动力学的模拟表明离子晶体的平面内运动在几百毫秒的时间尺度上非常缓慢地冷却,这一速度可能比实验加热速度慢。我们的工作为平面运动的亚多普勒激光冷却以及在彭宁阱中使用二维晶体进行更稳健、更通用的量子模拟和量子传感实验奠定了基础。
摘要:应变工程改变了原子级薄过渡金属二硫化物光学和电子性质。二维材料中高度不均匀的应变分布很容易实现,从而能够控制纳米级的性质;然而,探测纳米级应变的方法仍然具有挑战性。在这项工作中,我们通过开尔文探针力显微镜和静电门控表征非均匀应变单层 MoS 2,将应变的贡献与其他静电效应隔离开来,并能够测量长度小于 100 纳米的二维应变张量的所有分量。这些方法的组合用于计算由压电效应产生的静电势的空间分布,提供了一种表征非均匀应变和压电性的强大方法,可以扩展到各种二维材料。关键词:二维材料、过渡金属二硫化物、应变、压电性、开尔文探针力显微镜
上下文。在先前的研究中估计了冠状环中扭结波的能量频道。最近的数值模拟表明,扭结振荡可以在磁性流管中诱导开尔文 - 螺旋不稳定性(KHI)。这种非线性过程打破了通常包含在先前的本本征分析中的假设。因此,需要重新检查当前能量磁通的分析表达式。目标。在当前的工作中,我们的目标是将数值频率与以前的分析公式进行比较,并为冠状环中扭结波的能量频率估算而建立修改。方法。在理想的磁流失动力学(MHD)的框架内工作,我们进行了三维(3D)冠状动脉圆柱振荡的模拟。还采用了前向模型将我们的数值结果转化为使用FOMO代码的可观察结果。结果。我们发现,先前对扭结能量频道的估计是合理的,直到在KHI充分开发之前。然而,随着小涡流的发展,从分析公式中得出的能量频道变得小于根据我们的数值结果计算得出的总po弹孔。此外,当降低原始数值分辨率以匹配逼真的仪器分辨率时,例如,太阳能轨道(SO)上的极端紫外成像仪(EUI)时,能量频率比数值小得多。结论。应通过将其乘以约2倍来修改根据分析公式计算出的能量频道。涉及基于SO / EUI观察的能量频道估计,该因素应大约在3和4之间。< / div>。
高精度温度测量正成为应用物理和基础物理等众多领域的横向需求。在大多数情况下,高精度与对高稳定环境的需求相伴而生,以确保实验的长期运行,例如系外行星探测仪器的情况 [1]。为了实现更高的稳定性,将这些实验转移到太空是一种自然的选择。事实上,越来越多的任务正在寻求在轨实验提供的稳定性,这是实现其科学目标的关键要求 [2-5]。在太空任务中,LISA 等引力波探测器 [6] 代表了温度传感中一个特别具有挑战性的领域,主要原因是这些天文台的设计目标是在毫赫兹频率范围内实现最高灵敏度。在这些超稳定操作状态下,温度波动会通过各种现象干扰科学测量,包括直接施加到测试质量上的热感应力和干涉仪中温度引起的路径长度变化 [ 7 – 10 ]。近年来,人们对开发能够实现高温度分辨率的新技术的兴趣日益浓厚。光学计量实验已证明温度精度为 80 nK / √
热成像技术根据斯特藩-玻尔兹曼定律检测物体的表面温度和地下热活动。如果具有更精细的热灵敏度,即噪声等效温差 (NEDT),该技术的影响将更为深远。目前推进 NEDT 的努力都集中在使用更好的相机来改善辐射信号的记录,从而使该数字接近路线图的末尾,即 20 到 40 mK。在这项工作中,我们采用了一种独特的方法,使表面辐射对物体微小的温度变化敏感。在金属-绝缘体转变与结构中的光子共振的共同作用下,热成像敏化剂 (TIS) 的发射率在预编程温度下急剧上升。使用 TIS,NEDT 提高了 15 倍以上,可在接近室温的个位数毫开尔文分辨率,使环境热成像能够用于广泛的应用,例如原位电子分析和早期癌症筛查。
热成像技术根据斯特藩-玻尔兹曼定律检测物体的表面温度和地下热活动。如果具有更精细的热灵敏度,即噪声等效温差 (NEDT),该技术的影响将更为深远。目前推进 NEDT 的努力都集中在使用更好的相机来改善辐射信号的记录,从而使该数字接近路线图的末尾,即 20 到 40 mK。在这项工作中,我们采用了一种独特的方法,使表面辐射对物体微小的温度变化敏感。在金属-绝缘体转变与结构中的光子共振的共同作用下,热成像敏化剂 (TIS) 的发射率在预编程温度下急剧上升。使用 TIS,NEDT 提高了 15 倍以上,可在接近室温的个位数毫开尔文分辨率,使环境热成像能够用于广泛的应用,例如原位电子分析和早期癌症筛查。
上下文。磁性零点与高能冠状现象相关,例如太阳浮动,通常是重新计算和颗粒加速度的位置。磁性零点的动态扭曲可以在其风扇平面内产生开尔文 - 螺旋不稳定(KHI),并且可以激发脊柱扇形重新连接,并在持续扭曲下的零点的相关崩溃。目标。本文旨在比较在KHI模拟中的各向同性和各向异性粘度的影响,并在动态扭曲的磁性空点中崩溃。方法。,我们使用具有自定义各向异性粘度模块的3D磁水动力学Lare3d进行了模拟。进行了一对高分辨率模拟,一种使用各向同性粘度,另一种使用各向异性粘度,使所有其他因素保持相同。我们详细分析了结果。在粘度和电阻率的一系列值范围内进行了进一步的参数研究。结果。这两个粘度模型都允许KHI的生长和无数点的最终崩溃。在所有研究的参数上,各向异性粘度允许增长的不稳定性,而各向同性粘度在某些情况下会降低稳定性的不稳定性。尽管与各向异性粘度相关的粘性加热通常较小,但欧姆加热占主导地位,并通过不稳定性产生的当前床单增强。使用各向异性粘度时,这会导致更高的总体加热率。当采用各向异性粘度时,零点的崩溃会明显发生。
储能装置中使用的电极材料在循环过程中会发生结构和化学变化,这会影响装置的长期稳定性。然而,这些变化发生在电极表面的背后现象仍不清楚。在这里,我们通过多方面的方法研究了二维 (2D) 超级电容器电极在循环过程中的演变。我们提出了一种新方法来监测循环二维二硫化钨 (WS 2 ) 基电极引起的应变,通过使用开尔文探针力显微镜 (KPFM) 绘制不同电化学循环间隔下的电极功函数。为了支持我们的研究,使用拉曼光谱评估了二维 WS 2 基电极在重复循环过程中的演变。结果表明,在循环过程中,由于电解质离子的嵌入/脱嵌,WS 2 层中会产生应变。结果,可用的电化学活性位点增加,从而导致电容增加。这种新方法能够了解电极随循环寿命的演变,并有望有利于开发更高效、更持久的储能设备。
我们将重点介绍 KPFM 的基本原理及其在无机纳米结构和纳米材料中的应用,例如碳纳米管 (CNT)、石墨烯、纳米晶体、Si 基纳米器件等。我们将回顾用于电测量的开尔文探针法的物理背景,然后重点介绍两种 KPFM 方法:一种称为幅度调制 KPFM (AM-KPFM),另一种称为频率调制 KPFM (FM-KPFM)。我们还将讨论一种特殊的方法,无反馈 KPFM,用于检测高电压。然后,我们将分析如何通过仪器实现上述 KPFM 方法以及影响 KPFM 分辨率、准确度、灵敏度和重复性的因素。最后,我们将讨论 KPFM 在无机纳米结构和纳米材料表征中的应用。我们将主要关注五个 KPFM 应用:表面电荷检测、功函数和掺杂水平研究、电荷转移研究、场效应晶体管和原子分辨率 KPFM。