Laboratorien
?berblick der Anlagen in der Oberfl?chenphysik der AG Falta
Spot Profile Analysis - Low Energy Electron Diffraction (SPALEED)
Ein Reflexprofilanalyseapparat zur Beugung langsamer Elektronen (von Omicron) erlaubt in-situ Messungen der Struktur und Morphologie unter UHV-Bedingungen. Zur Detektion der gebeugten Elektronen wird ein Channeltron (Punktdetektor mit hohem dynamischen Bereich > 106) verwendet. Die quantitative Abbildung des zweidimensionalen Beugungsmusters wird dabei nicht durch ?nderung der Positionen von Elektronenkanone, Probe oder Detektor erreicht, sondern durch die Verwendung von Ablenkspannungen.
Zum Probenwachstum k?nnen eine Vielzahl von Materialien wie Ga, In, Ge, Si und Sb abgeschieden werden, wozu Verdampfer mit Widerstandsheizung (Knudsenzellen) oder Elektronenstrahlverdampfer benutzt werden.
Wegen der konischen Form des Instrument sind Experimente w?hrend des Wachstums m?glich. Darüberhinaus k?nnen die Proben mit direktem Stromdurchgang von Raumtemperatur bis zu typischerweise 1200° C geheizt werden.
Für die erg?nzende chemische Oberfl?chenanalyse und -bedeckungsbestimmung mittels Augerelektronenspektroskopie ist das UHV-System mit einem zylindrischen Spiegelanalysator (CMA 100 von Omicron) ausgestattet.
Der Basisdruck von etwa 1x10^-10 mbar wird durch Drehschieberpumpen, Turbomolekularpumpen, eine Ionenzerst?uberpumpe und eine Titansublimationspumpe erreicht.
Low Energy Electron Microscopy (LEEM)
Ein niederenergetisches Elektronenmikroskop mit Energieanalysator (SPE-LEEM von Elmitec) gestattet Oberfl?chenuntersuchungen und unter sehr variablen Bedingungen. So k?nnen zum Beispiel unter Ultrahochvakuum (Basisdruck kleiner als 1×10-10 bar), Untersuchungen sauberer Halbleiter- und Metalloberfl?chen erfolgen, aber auch Wachstumsexperimente unter mittleren Drücken von 1×10-3 bar durchgeführt und Oberfl?chenreaktionen verfolgt werden. Die Probentemperatur kann im Bereich von 100 K bis 1800 K eingestellt werden. Das System verfügt über eine laterale Aufl?sung von weniger als 8 nm im LEEM-Modus und etwa 15 nm im PEEM-Modus (Photoemissionselektronenmikroskopie). Im microLEED-Modus (Niederenergetische Elektronenbeugung) k?nnen darüberhinaus von ausgew?hlten Proben-Regionen (mit Gr??en bis hinab zu 250 nm) Informationen über die atomare Struktur gewonnen werden.
Scanning Tunneling Microscopy (STM)
Ein Rastertunnelmikroskop mit für Messungen bei variabler Temperatur (VT-STM von Omicron) dient zur Untersuchung von Oberfl?chen bis hin zur atomaren Skala. Die Apparatur besitzt eine kugelf?rmige Pr?parationskammer, die mit einem Aufbau zur niederenergetischen Elektronenbeugung (LEED) mit einer Vier-Gitter-Optik sowie zur R?ntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) ausgestattet ist.
Zum Probenwachstum k?nnen verschiedene Materialien wie Ga, In, Ge, Si Sb und V abgeschieden werden; hierzu werden thermische Verdampfer (Knudsenzellen) und Elektronenstrahlverdampfer eingesetzt. Die Proben k?nnen sowohl molekularen Gasen ausgesetzt werden als auch atomarem Stickstoff aus Plasmaquellen (Epi-rf/ECR) oder atomarem Sauerstoff aus einer thermischen Quelle.
Der Basisdruck von etwa 5×10-11 mbar wird durch Rotationspumpen, Turbomolekularpumpen, eine Ionengetterpumpe und eine Titansublimationspumpe erreicht.
X-Ray Photoemission Electron Spectroscopy (XPS)
An unser STM-System in Bremen angeschlossen, verwenden wir einen hemisph?rischen Elektronenenergieanalysator
(Omicron EA 125) zur chemischen Analyse der Oberfl?che. Als R?ntgenquelle dient dabei wahlweise Al-Ka oder Mg-Ka-Strahlung.
Der Analysator ist mit einem Sieben-Kanal-Detektionssystem zur schnellen Messwerterfassung ausgestattet. Anhand der
kinetischen Energien der Elektronen k?nnen nicht nur verschiedene chemische Elemente, sondern auch verschiedene
Oxidationszust?nde eines Elements unterschieden werden. Dank eines differentiellen Pumpsystems kann dies auch bei
h?heren Drücken (bis 10-3 mbar), z.B. w?hrend katalytischer Reaktionen, stattfinden.