1.2.2 Cверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп gpi 300

Cверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп GPI 300 предназначен для прецизионного (на атомном уровне) изучения процессов, происходящих на поверхности металлов и полупроводников в условиях сверхвысокого вакуума.

Cверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп GPI 300 позволяет проводить запись топограмм с атомным разрешением как чистой поверхности, так и адсорбированных слоев. Прибор может быть интегрирован в любую аналитическую или технологическую установку.

1. Отличительные особенности

Открытая архитектура сканера обеспечивает возможность ввода газовых, молекулярных или световых пучков на образец непосредственно в зону туннельного контакта в процессе сканирования.

Низкий уровень шумов управляющей электроники и достаточно высокая виброзащищенность. Амплитуда отклонений от заданного расстояния игла-образец не превышает 4 пм.

Позиционирование иглы по двум координатам X, Z в диапазоне 10×5 мм.

2.Технические характеристики

Рабочая температура — 300 К

Стандартные опции — топография

Максимальная область сканирования (X,Y,Z) — 1.8×1.8×2.0 мкм

Минимальный шаг при сканировании (X,Y,Z) — 0.001 нм

Область позиционирования (X,Z) — 10×5 мм

Точность измерения межатомных расстояний — 0.01 нм

Пространственное разрешение — атомное разрешение на металлах

Стационарный дрейф — 0.2 нм/мин

Механизм подвода и позиционирования — пьезо-инерционный

Диапазон туннельного тока — 10 пА — 50.0 нА

Резонансная частота сканера — 2 кГц

Тип обратной связи — цифровая, ADSP 2181

Размер образца (X,Y,Z) — 10×10×4 мм (25×25×4 мм)

Базовое давление в вакуумной камере — 5×10-11 Торр

Максимальная температура прогрева при отжиге вакуумной камеры — 160°С

3.Конструкция вакуумного модуля

Вакуумный модуль представляет собой вертикальный вакуумный стакан с проходным отверстием 150 мм (160CF) и восемью фланцами 40CF на боковой поверхности, в котором изнутри закреплены каркас с системой подвеса сканера, сам сканер СТМ, система арретирования и подводящие провода для управления сканированием и сбора данных. Модуль устанавливается сверху в вакуумную камеру. На верхний фланец вакуумного стакана устанавливается универсальный манипулятор с пятью степенями свободы, который используется для перезарядки образцов и игл. Сканер подвешен к верхней части вакуумного стакана на вертикальных пружинах с частотой резонанса ≈1 Гц, которые составляют основную ступень виброизоляции СТМ.

4.Сканер

Состоит из трех трубчатых пьезоэлементов, закрепленных сверху на медной платформе цилиндрической формы. Держатель с иглой устанавливается в пружинный зажим на одном из крайних пьезоэлементов. Два других пьезоэлемента несут на себе по два полированных сапфировых шарика, на которых лежит ползун. На торце ползуна, обращенного к игле, смонтирован пружинный зажим для держателя образца. Пара скольжения сапфир — сапфир и возможность подбора силы прижима обеспечивают устойчивое движение ползуна при любом вакууме, что необходимо для реализации пьезоинерционного привода, используемого в сканере для подвода образца к игле и позиционирования иглы по горизонтали [3].