Spettroscopia di fotoemissione inversa IPES
Paola De Padova - paola.depadova@ism.cnr.it
Carlo Ottaviani - carlo.ottaviani@ism.cnr.it
Sandro Priori - sandro.priori@ism.cnr.it
Laboratorio IC11
SPECIFICHE TECNICHE
IPES
- Pressione base ~10-11 mbar
- Rivelatore Geiger- Müller a Iodio / SrF2 : risoluzione energetica per i fotoni ΔE=0.25 eV a 9.5eV;
- Cannone elettronico collimato a bassa energia con catodo BaO a riscaldamento indiretto ΔE=0.3 eV);
- Ottica LEED , e- (0-0.5) KeV;
- Telecamera per l’acquisizione delle figure di diffrazione.
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Camera di preparazione
- Pressione base ~10-10 mbar
- Celle di effusione per Si, Ag, Au - le prime due possono essere sostituite senza interruzione delle condizioni UHV;
- Celle di effusione per Ag, Zn- per capping layer;
- Sistemi di riscaldamento diretto del campione per passaggio di corrente (RT-1200 °C) ed indiretto (RT-450 °C );
- Microbilancia al Quarzo ;
- Sistema di bombardamento a ioni Ar+;
- Kine di gas per O2;
- Spettroscopie AES/SES/REELS ; CMA a doppio passo, e- (HV = 0-5 KeV); ΔE=1.2%PE (UPS/ESCA); ΔE=1.2%Ekin eV (AES);
- Sistema di trasferimento rapido dei campioni dall’aria al vuoto senza interruzione delle condizioni UHV
TECNICHE DISPONIBILI
Sintesi dei catalizzatori
- Apparato in Ultra-alto-vuoto (UHV) per investigazioni di Scienza delle Superfici:
- Sistemi IPES/LEED/AES/SE/REELS;
- Composizione chimica, legami chimici alla superficie; funzione di lavoro, ibridazione molecolare e investigazione degli orbitali di valenza;
- Patterns di Diffrazione da bassa energia degli elettroni;
- Analisi dei campioni in presenza di gas (O o altro);
- Possibilità di Riscaldamento dei campioni fino a 1200 °C durante l’analisi;
- Pulizia delle superfici di Semiconduttori (SC) e Metalli (M)-Ricostruzione di superfici;
- Crescita epitassiale SC/SC, SC/Metal/SC:
- Crescita di strutture Omo ed Etero-strutture: Materiali a 1D, 2D and 3D.
CAMPIONI
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Dimensioni laterali del campione: 10x5 mm (ideale), 3x3 mm (minimo), 10x10 mm (massimo);
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Spessore del campione: ideale fino a 2 mm (spessori più grandi o più piccolo sono anche ammessi).
UTILIZZATO PER
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Studi fondamentali di Scienza delle Superfici
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Crescita atomica artificiale epitassiale;
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Scoperta di nuove strutture 1D, 2D e 3D epitassiali SC/SC; M/SC utilizzabili per micro-nanoelectronica and per dispositivi celle solari;
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Semiconductori per la Microelectronica;
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Microcircuiti;
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Films ultra sottili;
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Pulizia dei campioni;
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Stabilità dei film sottili;
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Strati barriera;
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Lubrificazione;
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Industria chimica;
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Ricoprimenti/Catalisi.
ESEMPI APPLICATIVI
Per merito delle sue proprietà fisiche uniche, il grafene, avente una disposizione 2D a nido d'ape degli atomi di carbonio, ha attirato un'enorme attenzione. Il silicene, l'equivalente del grafene per il silicio, potrebbe seguire questa strada, aprendo nuove prospettive per le applicazioni, soprattutto grazie alla sua compatibilità con l'elettronica basata sul Si. E’ stato teoricamente previsto che il silicene abbia una disposizione atomica a nido d'ape mostrante una dispersione elettronica simile a quella dei fermioni relativistici di Dirac. Qui vengono fornite le prove convincenti, delle proprietà sia strutturali che elettroniche, per la sintesi di fogli di silicene epitassiali su un substrato di argento (111), attraverso la combinazione della microscopia a scansione tunnel e della spettroscopia di fotoemissione risolta in angolo in ulteriore combinazione con i calcoli teorici basati sul funzionale densità.
Si veda: P. Vogt et al., Phys. Rev. Lett. 108, 155501 (2012)
I nano-nastri di silicene cresciuti su di un substrato d'argento (110) sono stati studiati mediante spettroscopia in riflessione di perdita di energia degli elettroni in funzione dell'angolo di incidenza del fascio di elettroni α. Gli spettri, presi sulla soglia K di assorbimento Si(1.840 KeV), rivelano la presenza di due distinte strutture di perdita, attribuite alle transizioni 1 s → π * e 1 s → π *, in base alla loro dipendenza dell'intensità da α. Tale comportamento, rispetto alla grafite, attesta l'ibridazione simile a sp2 degli orbitali di valenza del silicio nei nano-nastri di silicene come lo è, in effetti, per i legami atomici di carbonio del grafene.
Si veda: P. De Padova, et al., App. Phys. Lett. 98, 081909 (2011)Riportiamo nuove scoperte sul silicene multistrato cresciuto sulla matrice di Si(111)√3×√3R30°–Ag, dopo la recente prima convincente prova sperimentale della sua sintesi. Sono state eseguite analisi LEED/RHEED e diffrazione di raggi X a piccolo angolo che hanno mostrato la firma della ricostruzione √3×√3 del silicene multistrato. La spettroscopia di fotoemissione risolta in angolo ha evidenziato nuove caratteristiche nella seconda zona di superficie di Brillouin, attribuita al silicene multistrato cresciuto su Si (111) √3 × √3 R30 °–Ag. I calcoli teorici della dispersione delle bande eseguiti su un modello di tre strati sovrapposti a nido d'ape, silicene cresciuto su Si(111)√3×√3R30°–Ag,confermano i risultati sperimentali.
Si veda: P. De Padova, et al., Materials 12,2258,(2019) doi:10.3390/ma12142258
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