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超高真空低温扫描隧道显微镜

联系人:崔彬、周华

放置地点:生命北楼117

规格型号:LT-STM-AFM-CE

所属机构:结构成分与物性测量平台

一、主要规格及技术指标:

1、主要规格 :

一套完整制备和表征的超高真空系统。该系统配有三个超高真空腔(分别是分子束外延系统、制备腔和扫描探针显微镜系统),三个离子泵,三个分子泵,三个机械泵,一个低温系统的杜瓦,一个防震台,三个控制机柜,一台高能电子反射衍射仪和低能电子衍射仪,一台原位Ar+ 刻蚀抢和俄歇表征系统,一台膜厚仪,一个plasma源,一个He检漏系统。

2、技术指标 :

(1)分子束外延系统:

① 四个电阻丝蒸发式束源炉,分别是两个高温(最高可达2000℃)和两个低温(最高温度可达1400℃);

② 一台高能电子反射衍射仪,衍射电子能量范围是 10KeV-20KeV,可监测样品表面结构,并且可看到清晰的衍射斑纹或斑点;

③ 一个plasma 源,在150w左右情况下,气压约10-5mbar的量级下,可启辉O2或者N2源;

④ 一个膜厚仪,将石英晶振片移至样品的地方,可监测分子束沉积的速度,最小精度可达 0.1 ;

⑤ 高温加热系统,可以外延样品加热,最高可达 1000℃ ;

⑥ 真空系统,背底真空室温下小于 1*10-10mbar 量级。

(2)制备腔:

① 真空系统,背底真空室温下最低小于 1*10-10mbar 量级 ;

② 低温束源炉,可同时安装三种源(主要针对有机分子源),最高温度可达 200℃ ;

③ 一个 Ar+ 离子腔,刻蚀能量最高可达2KeV,电流有3mA,6mA和15mA三档;

④ 低能电子衍射仪 :电子能最高可达 500eV,可看到清晰的电子衍射班点,同时配有俄歇能谱,探测样品中存在的元素;

⑤ 电阻丝和外加 e-beam 加热,可对样品进行辐射和e-beam两种方式同时加热,可加最高电压650V;

⑥ 四探针输运表征,操作台上还配有四探针输运表征系统,最低测试最低温度可达77 K。

(3)扫描探针系统:

① 扫描隧道显微镜,在室温下,看到清晰的 Si(111) 表面原子象,同时可做dI/dV谱;

② (Qplus-AFM, 液氦环境下,可看到清晰的Si(111)表面原子象;

③ 四探针输运系统,从液氦至室温范围原位测试样品输运性能;

④ 存储样品台,最大容量可同时存储 8 个样品台,四个探针;

⑤ 真空系统,室温下本地真空小于 1*10-9mbar。

二、应用方向和特色:

系统最大的特色是可外延制备高质量的薄膜,精确控制样品制备和处理的结构,同时可对高质量的样品进行原位的表面结构和输运性能的表征。

三、操作规程及常见故障处理:

1、操作规程 :

操作规程必须按照超高真空系统规则经行,本套系统对真空度要求很高,所以任何操作都不能对真空度产生不良影响,同时不能影响设备的正常工作。

2、常见的故障处理 :

(1)水循环忘记打开,如果系统正在工作,这时必须先将经行的工作停下来,等系统温度接近室温,再缓慢打开水冷系统;

(2)传输样品时,发现样品传输比较费力,这时必须,调节位置,切勿硬传,否则极易损坏样品台;

(3)高温处理样品时,如果忘记加液氮冷却,必须快速将工作停下来,并尽快进行液氮降温;

(4)如果发现腔体内气压较高,必须迅速关闭通气阀门,关闭离子泵阀门和离子规等,直到腔内气压降到可工作范围再打开。

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