陸輕鈾教授研究組研制成功10飛安超高分辨電流放大器和10飛安超高電流分辨全低電壓隧道顯微鏡

最近，合肥微尺度物質科學國家實驗室原子分子科學研究部陸輕鈾教授研究組利用他們納米效應與器件實驗室的多項專利技術，研制成功國際上第一臺低成本飛安級分辨率的電流放大器和國際上第一臺10飛安電流分辨率的掃描隧道顯微鏡（STM）。這兩項工作得到了國家自然科學基金儀器專項基金（項目批準號：10627403）、985基金、新世紀優秀人才支持計劃和中國科學院強磁場科學中心的資助。

10飛安超高分辨電流放大器的研制中，他們拋棄了當前技術中常用的防護環(Guard Ring)技術，制成自主研制的無環電流放大器，使得無論是成本還是操作難度都大大降低。測量時可根據需要對待測器件施加偏壓來產生微弱電流。10飛安的超高電流分辨也能滿足大多數半導體工業、顯微鏡領域、電化學測量、通訊、光電子測量等的應用需求。

圖(1)為實測10fA超高分辨電流放大器輸入-輸出響應關系曲線，

其中上曲線為有偏壓時的響應曲線，下曲線為無偏壓的響應曲線。

    10飛安電流分辨率全低電壓掃描隧道顯微鏡同時也是國際上第一臺全低壓（<15V）STM，其不僅電流分辨率高，且噪音極低，大氣條件下原子分辨率成像的質量遠高于國際上同類產品。該顯微鏡不僅操作簡單、穩定，且溫漂低、成本低、體積小易于極端條件化。STM的主要用戶為物理、化學、材料、生物類科研單位、高校和研究所；高科技材料、器件和半導體工業；教學等領域。國內對STM的需求量隨納米科技的發展而逐年增加得非常快，但多數為從歐洲進口。本成果具有成為國際STM標準設計的潛力，有望能逐漸取代現有大部分進口或國產STM而成為未來市場的主流產品。 

圖(2)為石墨原子大氣STM成像質量的對比: a-b為我們自制STM的測量結果;

c為國際著名商業STM(瑞士Nanosurf公司產品)的測量結果;

d為他人自制 STM (Jayadevaiah等, Meas. Sci. Tech. 15, N35 (2004)) 的測量結果。