Prezentacja aparatury zakupionej przez IKiFP. Mikroskopy LEEM i PEEM

Transkrypt

1 Prezentacja aparatury zakupionej przez IKiFP Mikroskopy LEEM i PEEM

2 Cechy ogólne mikroskopów do badania powierzchni; czułość Å - nm szeroka gama kontrastów topograficzny strukturalny chemiczny magnetyczny medium obrazujące powolne elektrony: 0eV-500eV ( różne metody ich wzbudzania) obrazowanie w mezoskali : >3nm mikroskopia bezpośrednia (nieskanująca) obrazowanie w czasie rzeczywistym obrazowanie w przestrzeni rzeczywistej i odwrotnej obrazowanie w wysokich temperaturach 1200 C SPE-PEEM LEEM Obrazowanie przestrzeni rzeczywistej Obrazowanie przestrzeni odwrotnej 2

3 Zasada działania mikroskopów 0 ev Tryb pracy L E E M Schemat mikroskopu LEEM PRÓBKA Wolne elektrony (obszar zwalniania/przyspiesznia) Szybkie elektrony ev obiektyw Działo elektronowe Separator wiązki Detektor - MCP

4 Zasada działania mikroskopów 0 ev Tryb pracy P E E M Wolne elektrony (obszar zwalniania/przyspiesznia) Schemat mikroskopu LEEM PRÓBKA h Szybkie elektrony ev Katodowa soczewka obiektywowa Separator wiązki Detektor - MCP

5 parametry mikroskopów SPE-PEEM SPE-PEEM FoV: µm rozdzielczość PEEM: ~11nm rozdzielczość XPEEM: ~25nm (kryterium 16-84%) rozdzielczość en. analizatora ~150meV LEEM LEEM FoV: µm Rozdzielczość: ~3nm

6 wyposażenie mikroskopów Kwadrupolowy analizator gazów resztkowych Piecyki MBE Waga kwarcowa (przesłona) Komora główna (chłodzenie obrót probki ) Śluza Wygrzewanie do 2000oC Zawory dozujące (O 2, Ar) LEED/AES Komora preparacyjna Działo jonowe 6

7 Możliwości LEEM-u Tryby pracy/możliwe kontrasty MEM Przestrzeń odwrotna Przestrzeń rzeczywista 50µm LEED Przestrzeń energii 7,5µm 50eV I(V), u-i(v) kontrast odbiciowy 3µm intensity [arb. u.] energy [ev] kontrast fazowy u-leed 50eV 200eV obrazowanie w jasnym polu 10µm obrazowanie w ciemnym polu

8 Możliwości LEEMu: Praca w czasie rzeczywistym Depozycja 1ML 600 C

9 Możliwości LEEMu: Praca w wysokich temperaturach Powierzchniowy tlenek wolframu -przejście fazowe Faza A 50eV 10µm T Faza C 50eV Faza C T Faza A po 2 =8x C

10 Możliwości LEEMu: Obrazowanie domen kierunkowych Tlenki WO 2 / W(110) Faza B Obr. jasnym polu (50eV) Obr. w ciemnym polu strukturalne domeny kierunkowe 10µm 10µm 10µm

11 X-PEEM: Mikroskopia z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego SLS 5.5 tygodnia pomiarów w SLS na wiązce NanoXas h :, h

12 dyfrakcja mikroskopia Możliwości X-PEEMu: FOTOABSORPCJA Tryby pracy/możliwe kontrasty FOTOEMISJA XAS-PEEM XAS, uxas XPS-PEEM XPS, uxps PED, uped XMCD/XMLD-PEEM h :, XMCD, uxmcd XMLD, uxmld 10µm intensity

13 Możliwości PEEMu: Obrazowanie z kontrastem chemicznym 1.29nmAu/0.12nmMo/16nmEuFe 5 /500nmMo/Si XAS : M 4,5 Eu, L 2,3 Fe Obraz różnicowy Fe Eu Praca wykonana we współpracy z grupą eksperymentalną prof. dr hab. Jacka Szade. Instytut Fizyki im. Augusta Chełkowskiego, Uniwersytet Śląski, Katowice,

14 Możliwości PEEMu: Obrazowanie z mag-chem układów warstwowych Co Au Fe 20Å Co/27Å Au/200Å Fe/W(110) 20Å Co/27Å Au/200Å Fe/W(110) 37,5µm 37,5µm 37,5µm XMCD L 3 Fe XMCD L 3 Co Obraz różnicowy (XMCD L 3 Co XMCD L 3 Fe)

15 Możliwości PEEMu: Obrazowanie z mag-chem nanostruktur warstwowych Próbki Py/Au/Co prof. F. Stobieckiego 20Å Co/27Å Au/200Å Fe/W(110) Py/Au/Co (Ni 80 Fe 20-2nm/Au-2.2nm/Co-0.6nm/Au-2.2nm) 10 niestrukturyzowana L 3 Fe L 3 Fe rot 90 o 50um 50um strukturyzowana L 3 Co L 3 Ni L 3 Fe h 10um

16 Możliwości PEEMu: Obrazowanie z kontrastem magnetycznym Obraz XMCD Linia L 3 Fe Paski Fe/W(110) (Fe 550 ºC) intensity FoV=20μm

17 Możliwości PEEMu: Obrazowanie magnetyczne w czasie rzeczywistym SRT w Fe/W(110) Obserwacja przejścia w trakcie parowania warstwy Fe L 3 Fe 150um 45Å 55Å jedna polaryzacja

18 Możliwości PEEMu: Obrazowanie magnetyczne w szerokim zakresie temperatur Obrazy XMCD Linia L 3 Fe Monokryształ magnetytu 75µm Dużo powyżej T v Powyżej T v W pobliżu T v Poniżej T v 100µm 550 ºC 450 ºC 300 ºC 100 ºC Praca wykonana we współpracy z grupą eksperymentalną prof. dr hab. Andrzeja Kozłowskiego Instytut Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH, Kraków,

19 Nakagawa 2009 Taniuchi 2012 bieżące prace rozwojowe LEEM Rozbudowa o korektor aberracji 75µm Rozdzielczość ~ 1nm Transmisja ~9x Zakup analizatora energii Instalacja tymczasowa SLS Instalacja docelowa POLARIS Pierwszy na świecie AC-LEEM przy synchrotronie SPE-PEEM 100µm Zakup źródła UV od dużej intensywności o en. do 6.9eV (+monochromator+ polaryzatory) Laboratoryjny PEEM z kontrastem magnetycznym Cs/Ni(12 ML)/Cu(0 0 1) FePt Metoda wykorzystuje dychroizm w fotoemisji progowej związany z pasmami walencyjnymi 100um