成果信息

纳米材料和器件有两个区别于传统体材料的最重要特点，一是对结构和尺寸的高度敏感性，通过尺寸的量子限域效应和结构上的设计可产生各种新颖的物理和化学特性；二是由于极大的比表面积，表面和界面性质是材料性质的决定性因素，表面的吸附或污染可以极大的改变器件性能。因此需要将纳米尺度的加工方法，例如聚焦离子束，和测试方法，例如扫描探针显微镜集成在同一超高真空系统中，实现纳米尺度表面和界面的原位测试与加工系统，为纳米材料和器件的研究提供新装备和新方法。主要创新点：纳米尺度的原位加工和测试：自主研发的多探针SPM扫描头与FIB相结合，实现在同一真空系统中原位加工与多物理量的局域性质表征，提供一种快速器件设计和验证手段。异质界面的立体解剖与表征：采用FIB解剖器件，利用SPM的形貌和电学分辨能力测量各个异质界面的性质。低温真空近场光学、电学测试集成：导电的SPM探针手段和光学探测相结合，在表面和界面处光子和电子的相互转化。时间分辨光谱系统与导电SPM相结合，表面和界面处载流子的寿命。)

背景介绍

纳米材料包含微粒和纳米固体两部分。纳米微粒的粒子直径与电子的德布罗意波长相当，并且具有巨大的比表面；由纳为微粒构成的纳米固体又存在庞大的界面成分。强大的表面和界面效应使纳米材料体现出许多异常的特性和新的规律，这些特性和规律使其展现出广阔的应用前景，其中，在宏观尺度上制造出具有纳米结构和纳米效应的高性能金属材料，并揭示这些材料的组织演化特征以实现功能调控，是金属材料学科面临的重大科学问题和需要解决的核心关键技术。)

应用前景

该系统主要应用在以下几个方面：1.含有多层异质界面结构的光电器件，采用原位解剖和测量的方法获取各个异质界面的载流子吸收、输运和复合的性质。2.纳米光子学器件，针对基于表面等离激元的器件，直接加工各种纳米结构，并测量其近场光学性质。3.纳米电子学器件，采用原位加工方法对石墨烯等二维晶体进行裁剪并测量其微观电学性质，因此，具有良好的应用前景。)