Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Linie badawcze

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

URANOS

Linia badawcza URANOS (Ultra Resolved ANgular phOtoelectron Spectroscopy beamline) dostarcza fotony w zakresie próżniowego ultrafioletu do badań techniką kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoelektronów (ARPES).

Technika ARPES zajmuje wśród metod badań struktury materii niezwykle ważne miejsce, ponieważ pozwala na pomiar fundamentalnych parametrów elektronów wewnątrz materii: energii, pędu i spinu. Bezpośredni pomiar tych parametrów jest wykonywany dla fotoelektronów w próżni nad powierzchnią próbki. W ramach tzw. przybliżenia nagłego przejścia parametry te można łatwo związać z energią wiązania, kwazipędem i spinem  opisującymi stan kwantowy, zajmowany przez elektron zanim nastąpiło przejście fotoelektryczne. 

Dzięki tej technice możliwe są szybkie i szczegółowe badania struktury pasmowej w  w czterowymiarowej przestrzeni liczb kwantowych (kx, ky, kz, E) z uwzględnieniem efektów oddziaływań elektron-elektron, elektron-domieszka oraz elektron-fonon. Innymi słowy technika ta dostarcza bezpośredni pomiar rzeczywistej wielowymiarowej relacji dyspersji E(k) dla elektronów  w ciałach stałych. 

Na linii URANOS możliwe są również pomiary techniką spektroskopii fotoelektronów rentgenowskich (XPS) do energii 500 eV, badania technikami spektroskopii fotoelektronów promieniowania X z ekstremalną czułością powierzchniową (SXPS) oraz badania struktury krystalograficznej powierzchni metodą dyfrakcji elektronów niskich energii (LEED).
Rozbudowa układu o moduły umożliwiające pomiary spinowo rozdzielcze Spin-ARPES  (z filtrami spinowymi typu 3D VLEED ) zaplanowana jest w roku 2023.
 
Techniki eksperymentalne:

  • ARPES (Angle-resolved photoelectron spectroscopy),
  • Spin-ARPES (montaż fitrów spinowych zaplanowany w  roku 2023),
  • CD-ARPES (Circular Dichroism ARPES),
  • RES-ARPES  (RESonant ARPES),
  • XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy),
  • S-XPS(Soft X-ray Photoelectron Spectroscopy),
  • GI/TR-XPS (Grazing Incidence/Total Reflection XPS),
  • LEED-MCP Dyfrakcja elektronów niskiej energii z minimalną ekspozycją.

Rysunek 1. Schemat pomiarów ARPES

Rysunek 1. Schemat pomiarów ARPES

Najbardziej istotnymi cechami linii URANOS są:  

  • automatyczne pomiary wielowymiarowej relacji dyspersji E(k) z ultrawysoką rozdzielczością energetyczną i kątową oraz w bardzo niskich temperaturach (<10K),  
  • spektralnie czysta monochromatyczna wiązka fotonów (kontaminacja przez harmoniczne <1%), o szerokim zakresie energii i dowolnej polaryzacji,
  • rozbudowane możliwości preparatyki próbek in situ.

Rysunek 2. Struktura pasmowa kryształu semimetalu Weyla NbP zmierzona dla energii wzbudzenia 92 eV z widocznymi łukami Fermiego.

Rysunek 2. Struktura pasmowa kryształu semimetalu Weyla NbP zmierzona dla energii wzbudzenia 92 eV z widocznymi łukami Fermiego. Link do źródła.

Parametry linii

Parametr Wartość
Źródło Eliptycznie polaryzujący undulator (EPU) typu APPLE II, quasi-periodyczny. Okres struktury magnetycznej: 120 mm.
Dostępny zakres energii fotonów Całkowity: 8–500 eV
NIM: 8 eV–30 eV
PGM: 14 eV–500 eV
Energetyczna zdolność rozdzielcza ΔE/E 5x10-5
Rozmiar plamki w miejscu próbki – obszar wzbudzenia
(poziomy x pionowy)
60 μm x 150 μm / 60 μm x 60 μm (z ograniczonym strumieniem fotonów)
Intensywność promieniowania
w miejscu próbki
>5 x 1011 fotonów/s @ 20 000 RP
Polaryzacja Dowolnie wybieralna: Liniowa pozioma, liniowa pionowa, kołowa lewa, kołowa prawa, eliptyczna, liniowa skośna

Stacja końcowa

URANOS-ARPES

Dostępne:
(Wysoko rozdzielcza) kątowo-rozdzielcza spektroskopia fotoelektronów - (HR)-ARPES, 
(kątowo-rozdzielcza) spektroskopia fotoelektronów w zakresie  miękkiego promieniowania X - SX-(AR)PES
Spektroskopia fotoelektronów rentgenowskich w reżimie całkowitego odbicia TR-XPS
Dyfrakcja elektronów niskiej energii (LEED) z minimalną ekspozycją (detektor MCP)


Rozwijane:
Spinowo rozdzielcza spektroskopia fotoelektronów – Spin-ARPES

Stacja końcowa

URANOS-ARPES

DA30L z deflektorami

W czasie instalacji: 3D VLEED

Rozdzielczość detektora 1.8 meV, 0.1°
Zakres temperatury

6.5 – 500 K @ 5 os 

W trakcie budowy:
2.5 – 500 K @ 6 os

Dyfraktometr OCI LEED 800 MCP I(V)
Magazyn próbek 24
Komora przygotowawcza Mini-LEED, RGA, QMB, IBA, AMD
Temperatura preparatyki  150 – 2000 K (RES, EB – bezpośrednie grzanie)
Podłączanie dodatkowych urządzeń 3 porty do podłączenia urządzeń użytkowników oraz 1 port do walizki próżniowej
Komora wprowadzająca 6
Preparatyka próbek
  • przełamywanie w próżni,
  • wygrzewanie do 2000 K, 
  • bombardowanie jonami Ar+, 
  • powierzchniowe reakcje chemiczne w fazie gazowej,
  • wzrost warstw epitaksjalnych.
Zobacz video galerię

Zapraszamy do zapoznania się z materiałami wideo poniżej, przedstawiającymi możliwości badawcze linii URANOS