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纳米真空互联实验站设备介绍第18期——ULT-STM 超低温扫描隧道显微镜

  • 时间:2023-09-07 09:28:10
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  • 纳米真空互联实验站设备介绍之

    ULT-STM 超低温扫描隧道显微镜

     
    01

    设备简介
     



    设备型号:Unisoku 1300


    主要特点:

    1.设备使用液氦或液氮作为主要的降温手段,能够将温度降至液氦温度4.2 K或液氮77 K。利用3He4He气体,可进一步降至0.4 K0.8 K,满足不同温度的需求;

    2.超低温下能量分辨率(<0.3 meV)高,有利于获得精细电子态特征;

    3.超低温STM与矢量磁场(9T-2T-2T)结合,进一步拓宽了STM功能,尤其是在探测第类超导体磁通涡旋方面;

    4.设备可与真空互联实验站其他设备互联传样,比如ARPESXPS、原位Raman等,满足多功能跨尺度表征;

    5.设备配备了样品生长腔室,可进行氩刻、退火处理和原位生长或掺杂。同时配备了低温解离台,满足解离样品的真空互联测试。

     
    02

    真空互联特色



         超低温扫描隧道显微镜(Unisoku)实现了与其他样品托之间的兼容转换,不仅可与纳米真空互联实验站设备进行原位互联测试,同时还可利用Suitcase真空转移箱实现远距离样品传递,减少或者避免了样品暴露空气过程的氧化和污染,从而可获得材料最本征的信息。


    03

    关键性能指标

    工作压力:超高真空(优于2×10-10 mbar);

    能量分辨率:<0.3 meV;

    STM温度:0.4 K ~ RT;

    磁场:矢量磁场(9T-2T-2T);

    低温解离台:LHe < 30 K, LN< 100 K;

    原位MBE生长:分子束外延腔;

    原位针尖处理:电子束轰击;

    原位样品处理:加热及氩刻。


    04

    设备功能

    1. 高空间分辨原子相:STM获得样品原子分辨,原子操纵制备纳米围栏;

    2. 高能量分辨谱学:STS可获得样品局域态密度点谱或成像,IETS可获得分子振动谱;

    3. 原位样品处理或MBE薄膜生长;

    4. 原位低温解离,原位针尖处理。


    05

    设备案例

    利用超低温强磁场扫描隧道显微系统构建了ZrTe2/石墨烯异质结,从QPI分析及原位ARPES表征发现极其简单费米面导致的二维电荷密度波(Nano Lett. 2022, 22, 476)。




    利用超低温强磁场扫描隧道显微系统揭示二维超导薄膜杂质原子、矢量磁场下超导能隙和不同温度下的高分辨的YSR态。



    06

    制样要求

    1. STM测试样品需为导体或导电性良好的半导体;

    2. 需要在超低温测量的样品尺寸为10*2*0.5 mm,其他样品尺寸联系管理员确认;

    3. 液体、粉末及挥发性强或真空内放气严重的固体不可进入超高真空腔室测试。

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