Laboratorien

Unsere Labors sind mit den folgenden Einrichtungen ausgestattet:

1 Millikelvin STM (8T / 8T / 30 mK) (Rev. Sci. Inst. 92, 063701 (2021))

Ultrahochvakuum-STM, das die adiabatische Entmagnetisierung der magnetischen Momente der Elektronen nutzt, um seine Betriebstemperatur zwischen 30 mK und 1 K mit einer Genauigkeit von bis zu 7 μK rms zu steuern. Gleichzeitig können hohe Magnetfelder von bis zu 8 T senkrecht zur Probenoberfläche angelegt werden.

2 Unisoku 1300 STM/ AFM (9/2/2T / 0.3 K /Mikrowellenverkabelung)

Mit diesem kombinierten STM/AFM untersuchen wir Spinsysteme auf Oberflächen. Die analysierten Systeme reichen von einzelnen atomaren und molekularen Spins über komplex gekoppelte Spinstrukturen und selbstorganisierte Spin-Gitter bis hin zu den magnetischen Eigenschaften von 2D-Heterostrukturen. Die Kombination von Vektorfeld, niedriger Temperatur und extrem hoher Zeitauflösung ermöglicht Experimente auf dem Gebiet der kohärenten Quantenkontrolle und dynamischer Messungen in korrelierten Elektronensystemen.

3 CreaTec STM/AFM (5K/1K)

Dieses Ultrahochvakuum-Niedertemperatur-STM/NC-AFM der CreaTec Fischer GmbH wird in erster Linie zur Erforschung der molekularen Manipulation und Herstellung mit der SPM-Spitze als Aktor eingesetzt. Das Gerät arbeitet bei 5K und hat die Option, NC-AFM-Sensoren vom Typ qPlus zu verwenden. In unserem Labor wird es durch speziell angefertigte Steuerungshardware für molekulare Manipulation und Rasterquantenpunktmikroskopie erweitert.

4 Sigma STM/AFM (5T/1K)

Dieses STM/AFM wird zur Untersuchung von van-der-Waals-Heterostrukturen bei niedrigen Temperaturen und in Magnetfeldern eingesetzt, was durch den guten optischen Zugang zum Tunnelübergang erleichtert wird. Außerdem verfügt es über Hochfrequenzleitungen zur Spitze/Probe, die Pump-/Sonde- und ESR-Experimente ermöglichen.

5 Vierspitzen-STM (STM) mit einem optischen Mikroskop (Rev. Sci. Inst. 83, 033707 (2012))

Dieses Instrument wird für den Ladungstransport an Nanostrukturen von Quantenmaterialien verwendet.

6 Vierspitzen-STM kombiniert mit SEM (5K) (Rev. Sci. Inst. 89, 101101 (2018))

Dieses Instrument kombiniert Messungen des Niedertemperaturtransports mit der lokalen Perspektive.

7 Kombiniertes Mehrspitzen-AFM/STM/SEM mit Nadelsensor (Rev. Sci. Inst.86, 123703 (2015))

Dieses Instrument wird zur Untersuchung des Ladungstransports in leitenden Nanostrukturen auf isolierenden Substraten eingesetzt.

8 AC-LEEM / SPE-PEEM

Mit unserem aberrationskorrigierten spektroskopischen Elmitec LEEM/PEEM III Mikroskop untersuchen wir sowohl organische Adsorbate als auch 2D-Ein- und Mehrschichtstrukturen auf verschiedenen Substraten. Insbesondere sind wir an kinetischen Prozessen wie Schichtwachstum und Phasenübergängen interessiert, die in situ und in Echtzeit untersucht werden. Dank des Aberrationskorrektors kann im LEEM-Modus eine räumliche Auflösung von mehr als 2 nm erreicht werden. Neben LEEM mit verschiedenen Kontrastmechanismen und µ-LEED können wir auch PEEM-, ARUPS- und POT-Daten aufnehmen, wenn wir UV-Licht anstelle von Elektronen zur Beleuchtung der Probe verwenden. Die Energiefilterung im spektroskopischen Modus bietet eine Energieauflösung von ca. 150 meV.

9 2D-Fertigungslabor

Das Labor verfügt über eine Glovebox mit einem Exfoliationsarbeitsplatz, einem Lichtmikroskop und einem Transfertisch zur Herstellung von van-der-Waals-Heterostrukturen für die Untersuchung mit STM. Weitere Geräte sind ein AFM für die Analyse und Reinigung von Heterostrukturen unter Umgebungsbedingungen und ein Spin-Coater für die Herstellung von Transferpolymeren.

10 Toroid-Elektronenanalysator

Der toroidale Elektronenanalysator befindet sich an der Strahlenlinie der Metrologie-Lichtquelle der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), dem nationalen Metrologieinstitut Deutschlands. Eine einzigartige Kombination aus einer breiten (±90°) Akzeptanz des Analysators (konstruiert von Prof. John Riley, La Trobe University) und der metrologischen Quelle eines monochromatischen Lichts (4-400 nm) mit einem kalibrierten Photonenfluss ermöglicht eine quantitative k-raumaufgelöste Untersuchung der Valenzbänder von niedrigdimensionalen Strukturen.

11 Zeiss Sigma 500 SEM

12 Photoemissions- und Elektronenenergieverlustspektroskopie (Rev. Sci. Inst. 88, 033903 (2017))

Die Analysekammer ist mit einem Elektronenanalysator R4000 von Scienta, einer monochromatisierten Röntgenlichtquelle für XPS (MX650 von Scienta), einer monochromatisierten UV-Lichtquelle für ARUPS (VUV5k von Scienta) und einer selbstgebauten monochromatisierten Elektronenquelle für HREELS ausgestattet. Außerdem haben wir ein MCP-LEED von OCI. Die Probe wird von einem He-gekühlten 6-achsigen iGonio-Manipulator von AVC gehalten.

13 NanoESCA Maris

Dieses Impulsmikroskop ermöglicht Messungen im Realraum (PEEM, Photoemissions-Elektronenmikroskopie) und im reziproken Raum (ARPES, winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie) in einem einzigen Gerät. Es ist sowohl mit einer Quecksilberlampe als auch mit einer UV-Entladungslampe ausgestattet. An diese Kammer sind ein SPA-LEED-Instrument (Spot-Profile Analysis Low Energy Electron diffraction) sowie ein R3000-Halbkugelanalysator für Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) angeschlossen.

Die Forschung an diesen Einrichtungen wird durch unsere Synchrotronarbeit ergänzt, bei der wir hauptsächlich die Methoden der Röntgenstehwellen (XSW), der Photoelektronenspektroskopie (PES) und der Photoemissions-Orbital-Tomographie (POT) auf Oberflächenprobleme anwenden.

Abkürzungen