Laboratorium Nanostruktur
Zintegrowany system do syntezy i diagnostyki nanostruktur w warunkach ultrawysokiej próżni i w ekstremalnych temperaturach (Omikron)
Uruchomiono w grudniu 2010 r., koszt 7 924 579.68 PLN brutto. Kontakt: prof. dr hab. Marek Szymoński, e-mail: ufszymon@cyf-kr.edu.pl
| | Aparatura o nazwie „Zintegrowany system do syntezy i diagnostyki nanostruktur…" zainstalowana w Laboratorium Nanostruktur pozwala na pracę w warunkach ultrawysokiej próżni (ciśnienie bazowe lepsze niż 3x10-10 mbar we wszystkich komorach) z wykorzystaniem wielu nowoczesnych technik badawczych. Składa się z trzech zasadniczych części: komory przygotowawczej, komory mikroskopu SPM i komory mikroskopu czteropróbnikowego. Transfer próbek pomiędzy komorami odbywa się w warunkach ultrawysokiej próżni z wykorzystaniem systemu magnetycznych transferów liniowych oraz manipulatorów szczypcowych. Próbki są montowane na standardowych nośnikach firmy Omicron. Komora przygotowawcza pozwala na wygrzewanie próbek na manipulatorze XYZ w warunkach próżniowych do ok. 1000 K za pomocą grzejnika rezystywnego, bądź do 1200K w wypadku próbek zamontowanych na specjalnych nośnikach umożliwiających ogrzanie bezpośrednim przepływem prądu. Manipulator pozwala również na chłodzenie próbki parami azotu do temperatury ok. 100 K. Powierzchnie mogą być przygotowywane przez rozpylanie jonami argonu pochodzącymi z działa zmontowanego w komorze. Jakość powierzchni może być szybko kontrolowana dzięki dyfraktometrowi powolnych elektronów (LEED). Komora wyposażona jest w szereg portów pozwalających na zamontowanie elementów koniecznych do wykonania danego eksperymentu np. komórek efuzyjnych, wag kwarcowych itp. W komorze mikroskopu bliskich oddziaływań SPM zamontowany jest kriogeniczny mikroskop SPM wyprodukowany przez firmę Omicron. Pozwala on na badanie powierzchni z atomową zdolnością rozdzielczą w zakresie temperatur rozciągającym się od temperatury ciekłego helu (4K) do temperatury pokojowej. Mikroskop może pracować jako skaningowy mikroskop tunelowy STM przy wykorzystaniu standardowych ostrzy, jak również jako skaningowy mikroskop sił atomowych pracujący w trybie bezkontaktowym (nc-AFM) dzięki wykorzystaniu rezonatorów piezoelektrycznych (ang. tuning fork) jako sensorów siły. Zmiana między trybami pracy nie wymaga zapowietrzania układu próżniowego. Komora mikroskopu czteropróbnikowego, oprócz samego mikroskopu czteropróbnikowego, zawiera kolumnę skaningowego mikroskopu elektronowego SEM oraz hemisferyczny analizator energii elektronów. Mikroskop czteropróbnikowy jest urządzeniem pozwalającym na badanie elektrycznych własności nanostruktur. Jego zasada działania jest podobna do zasady działania mikroskopu STM, z tym że do dyspozycji są cztery ostrza, z których każde może działać jako ostrze STM (niejednocześnie). Ostrza te można podłączyć do nanostruktur odległych od siebie nawet o 100 nm i zbadać ich przewodnictwo w nanoskali. Nawigacja ostrzami prowadzona jest dzięki podglądowi z mikroskopu SEM. Mikroskop SEM jest to kolumna Gemini, wyprodukowana przez firmę Zeiss, pozwalająca na wysokorozdzielczą pracę w szerokim zakresie energii elektronów (rozdzielczość lepsza niż 10 nm dla energii 1-30 keV). Hemisferyczny analizator energii elektronów NanoSam, wyprodukowany przez firmę Omicron, w połączeniu z wysokorozdzielczą wiązką elektronów z kolumny Gemini pozwala na analizę składu chemicznego powierzchni techniką spektroskopii elektronów Augera z przestrzenną rozdzielczością lepszą niż 10 nm. Dodatkowo, temperatura próbki na stanowisku pomiarowym może być kontrolowana w zakresie 50K-500K. |
