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為何多探針STM能在真空中無損測量微觀結構？
隨著微電子技術的不斷演進，研究人員越來越重視於納米尺度上的電子傳輸測量。傳統的接觸方法，如光刻技術，在化製作過程中或許會導致樣品受到不必要的污染。為了解決這一挑戰，多探針掃描隧道顯微鏡（Multi-tip STM）應運而生，它允許在真空環境下無損測量微觀結構，同時進行精確的電信號測量，這使它就像是納米尺度上的多功能儀表。
為什麼選擇多探針STM？
多探針STM的出現提供了多種優勢，使其成為當今納米科學和材料科學研究中不可或缺的工具。首先，在真空中進行無損測量可保持微觀結構的純淨性，這在使用傳統的光刻技術時難以實現。
多探針STM的利器在於其能夠即時接觸“如生長”納米結構，避免因光刻接觸而產生的污染。
其次，多探針的設計使得接觸點的靈活性大大提升。與固定的光刻接觸相比，多探針STM能夠适應不同的測量需求。這一特性對於當今快速演變的納米電子技術尤為重要。
操作原理的簡介
多探針掃描隧道顯微鏡通常由幾個STM單位組成，每個探頭都可以獨立控制，定位到樣品的特定位置。為了減少探頭的熱漂移，這些STM單位設計為小型和緊湊的結構，並且可以通過光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡進行觀察。
操作中，四個探頭的協作使得我們能在極小的接觸面積下進行四端電阻測量，這是衡量納米級結構性能的關鍵。
多探針STM的應用
石墨烯納米帶的研究
透過多探針STM，研究人員能夠研究在碳化矽基材上生長的40納米寬石墨烯納米帶的局部傳輸特性。這些納米帶顯示出卓越的傳輸性能，甚至在室溫下也能實現彈道傳導。
自由立杆GaAs納米線的電阻分析
利用多探針STM可以進行自由立杆GaAs納米線的電阻映射，這些納米線的直徑大約為100納米，並且尚未從基材上分離。在這一配置中，使用三個探頭完成四端電阻測量，能夠有效獲取納米線的摻雜特性。
掃描隧道電壓計法
透過掃描隧道電壓計法，研究人員可以描繪納米結構中電場分布，進而獲得載流子流動對前景的影響，這一技術在研究缺陷的電導性質時尤為關鍵。
深度揭曉表面與體相電導率的關聯
隨著器件越來越小，表面電導率對整體導電性質的影響逐漸增加。使用多探針STM，研究人員可分別測量體相與表面的導電性質，進而降低漏電流在器件操作中的負面影響。
在量子材料中的自旋電流檢測
多探針STM也可用於檢測拓撲絕緣體中的自旋電壓，利用自旋極化的四端掃描隧道顯微鏡，研究者有望揭示電子在材料表面的自旋行為。
小結
多探針STM在無損測量微觀結構方面展現了其獨特的優勢，使其成為納米科技和電子設備開發中的重要工具。這一技術的發展不僅僅是提升了測量的精確度，也挑戰了我們傳統認知下微觀接觸的界限。未來，隨著這一技術的持續創新，我們是否會在納米世界中發現更多意想不到的現象呢？
