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当金属薄膜的厚度减小到与电子的费米波长可比拟时会表现出区别于体材料的量子效应，这将可能导致其输运性质等发生奇异的变化，开展这些特性的研究，对于研发基于量子效应的新型器件具有重要意义。但是，由于大多数金属薄膜具有很高的化学活性，在大气下极易被氧化或沾污等。而大大制约了我们对其本征物理性质特别是其电输运性质的理解，甚至利用常规的研究手段无法了解其真正的性质。为了准确深入地探讨金属薄膜的输运特性，本文经过几年的努力建立了超高真空低温强磁场双探针扫描隧道显微镜(STM)和分子束外延(MBE)联合系统。利用这套系统不仅实现了MBE技术的制备与STM的原位结构表征。而且同时可以开展低温，变温以及强磁场下的原位输运测试。
在上一部分内容的基础上，利用MBE生长技术制备了表面原子级平整的的准二维In/Si(111)7×7金属超薄膜，并利用双探针以及低温条件对其电输运性质进行原位测量。通过对数据的分析，发现了与量子尺寸效应相关的电子局域化行为和有限温度下的电子跳跃现象。这种特殊的电输运行为可以用热声子辅助的定程跳跃电导进行解释。
另外，利用一台简易的自建的CVD，我们在Ni衬底上热裂解甲烷，首次制备出13C合成石墨，其中13C和12C的比率在1％-99.5％可调。通过激光拉曼分析、X射线结构测试、以及AFM测试和质谱分析，我们能确定其晶体质量可媲美HOPG。通过各种方法，我们还可以把它解理成13C-石墨烯，并测量到当石墨的厚度减小后，其反常的声子行为。随后，我们还发现Fe、Co衬底(以及Fe、Ni合金Invar)上也能制备出类似的样品，说明铁磁材料的催化在材料制备中起了关键的作用。关于这种材料的电输运性质，包括声子和13C核自旋对电输运的影响，以及NMR效应正在进步一步研究中。