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纳米真空互联实验站设备介绍第6期——4P-STM 四探针扫描隧道显微镜

  • 时间:2023-06-27 10:48:09
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  • 纳米真空互联实验站设备介绍之

    4P-STM 四探针扫描隧道显微镜

     
    01

    设备简介
     


    设备型号:Scienta Omicron LT NANOPROBE

    设备品牌:Scienta Omicron


    主要特点:

    1. 设备配置4个扫描头,同时兼具STMQ-plus功能,每个扫描头均可独立控制;

    2. 4个扫描头可安装4个探针作为电极接触样品,对样品进行电学输运测试,可以免除后续电极蒸镀过程中引入的污染和对样品的损坏;

    3. 设备配备SEM可对针尖和样品进行微区精确定位,进而进行特定区域的形貌表征和微区的输运测试;

    4. 设备可实现4K-RT的连续变温,可进行连续变温的电学输运测试;

    5. 电学输运系统配备了Keithley6221源表和Keithley2182A纳伏表,可实现微小电学信号的输出与测量,并通过Labview编程的自动测试软件,实现变温实验中数据的自动采集、储存及显示;

    6. 设备配备样品准备腔室,可进行氩刻和退火处理,同时可进行原位的MBE生长,真正实现原位生长及原位测试的结合,避免样品暴露大气带来的污染和氧化。

     
    02

    真空互联特色


       

    四探针扫描隧道显微镜与角分辨光电子能谱(ARPES)通过真空互联转接腔室进行样品传递,可同时实现原位的MBE生长,STM形貌表征和能带结构、费米面等电子信息的获得,减少样品暴露空气过程的氧化和污染,从而获得材料最本征的信息。同时4 probe STM适用的旗形样品托通过搭载两寸圆形样品转接托,利用超高真空管道可传输至纳米真空互联实验站的其他设备进行进一步的样品处理、器件加工、成分表征、缺陷分析等,真正实现原子层级器件制备及测试所需要的超洁净环境。


    03

    关键性能指标

    XY方向分辨率:0.1nm,Z方向分辨率:0.01 nm

    扫描头XY/Z方向上粗动:分别为5 mm/3 mm

    SEM分辨率:好于30nm

    工作压力:超高真空(UHV;

    样品直接加热温度:> 1200℃间接加热:> 900℃

    样品台温度:5K-RT可变,5 K下持续时间为36小时。


    04

    设备功能

    1. STM形貌扫描

    可获得薄膜形貌及原子分辨;

    2. MBE生长系统

    可进行原位的样品处理及样品生长;

    3. 电学输运系统

    可进行微区变温电学输运,可获得样品电阻率,方块电阻,R-T曲线等。


    05

    设备案例

    四探针扫描隧道显微镜(4-probe STM),不仅可得到材料表面的高质量原子分辨像,而且还可通过多探针在超高真空条件下直接和样品接触,测量样品的电输运性质。这种原位的表征手段免去了大气环境对样品的污染,可以得到材料本征的电输运特性。这种原位的原子结构、电子结构和电输运测试相结合的测试技术,对研究低维材料体系、特别是高温超导薄膜、拓扑绝缘体薄膜、二维电子气等有着非常重要的意义。




    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. 样品可用标准旗形样品托固定,样品尺寸建议10*10*1mm

    3. 需直流加热处理的样品尺寸10*2*0.5mm,其他样品尺寸联系管理员确认;

    4. 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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