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基于扫描探针的原子制造技术的探索

原子级高精度制造技术及原子级器件的性能调控是后摩尔时代器件研发的核心问题。基于扫描探针的“由下至上”原子制造技术有望为此提供一种初步解决方案。以自动控制程序替代重复性人工操作是一条潜在的技术路径。自动控制程序不仅可以不间断地工作并有效降低人工误操作的概率，还可以将依赖实验人员专业知识与主观经验的任务交给可以对复杂情况进行评估与决策的人工智能技术。本报告将介绍扫描隧道显微镜（STM）的基本原理以及我们在发展基于扫描探针的原子制造技术方面的初步探索。在自主搭建的STM系统上开发自动原子操作控制系统，快速数字化反馈控制、对“操纵信号”的实时分析与计算、以及原子操纵过程中决策的快速执行等功能。利用该系统在铜单晶表面对一氧化碳分子进行了自动“原子搬运”的尝试，发现了特定探针尖端与表面分子间存在各向异性的相互作用。利用该系统研究了电压脉冲诱导单个9,10-二溴蒽分子在铜单晶表面的脱溴过程。这些研究为完成乌尔曼反应的两个后继过程（脱氢反应和C-C偶联反应），实现石墨烯纳米带的可控制备提供了可能的技术路线和发展思路。

18 2023-11-23

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