1. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) и микроскопия (элементное картирование) с пространственным разрешением
Метод фотоэлектронной спектроскопии является современным методом исследования заполненных электронных состояний в твёрдом теле. Он основан на явлении фотоэффекта: электрон в заполненном состоянии оптически возбуждается фотоном в незаполненное состояние. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия остовных уровней позволяет получить количественную информацию об элементном и химическом составе приповерхностной области образцов. Для изучения элементного химического состава образцов с латеральным разрешением используется метод элементного картирования поверхности, реализация данного метода возможна за счёт наличия специальной микроканальной пластины, которая позволяет анализировать вылетающие из твёрдого тела фотоэлектроны с пространственным разрешением.Пример обзорного РФЭС-спектра (сталь 09Г2С)
Дублет 3d-уровня серебра, аппроксимированный сверткой функций Гаусса и Лоренца,
полная ширина на полувысоте - 0.46 и 0.49 эВ.Остовные уровни находящегося в разных состояниях палладия, сдвиг - 0.7 эВ
Разложение остовного уровня C1s на компоненты
(на примере наносистемы B–графен/Ni(111)/W(110))Пространственная карта меди на поверхности тестового образца
Escalab 250Xi УНУ "Нанолаб" (без картирования) Универ-М (без картирования) 2. Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС) валентной зоны с угловым и спиновым разрешением
Метод фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением широко применяется для измерения дисперсионных зависимостей и симметрии электронных энергетических зон твёрдого тела.Фотоэлектронный спектр валентной зоны поликристаллического золота HeI (21.2 эВ)
ФЭСУР-изображение зонной структуры графена на SiC (дираковский конус)
Фотоэлектронные спектры со спиновым разрешением системы 1 ML Au / W(110) в направлении ГS зоны Бриллюэна: а) энергия фотонов - 40.8 эВ, б) энергия фотонов 21.2 эВ, в) спин-разрешенный спектр и его спиновая поляризация, энергия фотонов 21.2 эВ
Escalab 250Xi (УФЭС без углового и спинового разрешения) УНУ "Нанолаб" Универ-М 3. Дифракция медленных электронов
Метод дифракции медленных электронов позволяет получить информацию о монокристаллической структуре поверхности образца.Изображение ДМЭ графена на: (a) Ni(100), Ep = 100 eV, (b) Ni(111), Ep=110 eV.
Escalab 250Xi УНУ "Нанолаб" Универ-М 4. Оже-электронная спектроскопия и микроскопия с пространственным разрешением
В основе Оже- электронной спектроскопии (ОЭС) лежит измерение энергии и количества Оже-электронов, вылетающих с поверхности твердого тела при ее бомбардировке пучком электронов. Важной особенностью Оже-электронной спектроскопии является ее чувствительность к химическому состоянию анализируемых элементов на поверхности. Химическое состояние элементов образца отражается на форме и положении особенностей спектра Оже-электронов.Оже-карты (линии C KLL и Ni LMM) и СЭМ-изображение (50×50 мкм) образца после прогрева системы Ni/ВОПГ до 310°C
Escalab 250Xi Универ-М 5. Сканирующая электронная микроскопия
Метод позволяет получить изображение поверхности образца путем сканирования сфокусированным электронным пучком (до 95 нм и 10 кэВ) с одновременной регистрацией возбужденного этим пучком низкоэнергетических вторичных электронов.Escalab 250Xi Универ-М 6. Спектроскопия ионного рассеяния
Спектроскопия ионного рассеяния представляет собой метод, в котором пучок первичных ионов рассеивается на поверхности. Кинетическая энергия рассеянных ионов может быть измерена. Энергетические потери упруго рассеянных ионов зависят от относительных масс атомов на поверхности и ионов, таким образом, измеренный спектр содержит информацию об элементном составе поверхности.Escalab 250Xi 7. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
Спектроскопия характеристических потерь энергии электронами — разновидность электронной спектроскопии, в которой исследуемая поверхность подвергается облучению электронами с узким диапазоном энергий, и регистрируются потери энергии неупруго рассеянных электронов. Распределениеэлектронов по энергиям несет информацию о потерях энергии на возбуждение колебательных состояний, плазмонов, глубоких уровней и межзонных переходов.Escalab 250Xi 8. Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) и сканирующая туннельная спектроскопия (СТС)
Данные методы позволяют получить изображение поверхности образца с атомарным разрешением, энергетический спектр заполненных и свободных состояний, распределение работы выхода и локальной плотности состояний с высоким латеральным разрешением.СТМ-изображения поверхности графеносодержащей системы, полученные при постоянном туннельном токе: (а) графен, синтезированный на Ni-подложке; (b) золото, напыленное на систему графен-никель; (c) система после прогрева до 310°C. Вставка справа показывает модель, демонстрирующую муаровый узор, возникающий из-за перекрытия монослоя золота и графеновой решетки.
УНУ "Нанолаб" 9. Атомно-силовая микроскопия (АСМ) (контактный и бесконтактный режимы)
Данный зондовый метод позволяет получить изображения поверхности образцов (в том числе и непроводящих) с использованием как кантилеверов, так и Qplus сенсоров. В последнем режиме одновременно с АСМ изображениями с атомарным разрешением могут быть получены и СТМ изображения.УНУ "Нанолаб" 10. Времяпролётная масс-спектрометрия с рефлектроном
Времяпролётная масс-спектрометрия является методом масс-спектрометрии, в котором соотношение массы иона и заряда определяется с помощью измерения времени. Использование рефлектрона приводит к значительному увеличению разрешения времяпролётных приборов по сравнению с линейными спектрометрами и увеличивает точность определения масс. Выбор ионизационного источника зависит от состояния, в котором находится вещество перед ионизацией. Ионизация возможна электронным ударом или лазерными квантами (фотоионизация).Масс-спектры, полученные в рефлектроне при ионизации сверхзвукового пучка кластеров ксенона электронным пучком с энергией 30 и 70 В
I - (2+1) фотоионизацинный спектр молекул АrXe в области атомного состояния 6р'[3/2]2 при регистрации ионов (−) ArXe+;
II - (2+1) фотоионизацинный спектр молекул АrXe в области атомного состояния 6р'[3/2]2
при регистрации ионов Xe+;
III - CIS спектр молекул ArХе в области Хе* 6р'[3/2]2, полученный при фиксированной энергии на фотоэлектронном спектрометре 4.515 эВ и при сканировании лазерного излучения.Ларморовская прецессия возбуждённых атомов ксенона в магнитном поле бутылки, наблюдаемая в Pump-Probe эксперименте. Накачка двухфотонно резонансно возбуждает атомы ксенона в состояние 5p5(2P°3/2)6p2[3/2]2. Пробный импульс 795nm, 50fs двухфотонно ионизует эти состояния через промежуточные уровни.
Фотоэлектронные спектры сверхзвукового молекулярного пучка, содержащего ксеноновые кластеры. Спектр энергий электронов регистрируется времяпролётным электронным спектрометром типа «магнитная бутылка». 0 - прямая двухфотонная ионизация ксеноновых кластеров; A и B - полосы, образованные при трехфотонной ионизации атомов ксенона, соответствующие двум состояниям ионов ксенона Хе + 2Р1 / 2 и Хе + 2Р3 / 2.
Универ-М 11. Термодесорбционная спектроскопия
Суть метода заключается в измерении состава десорбирующегося газа с образца, нагреваемого в вакууме, в зависимости от температуры. Метод позволяет определить энергию связи адсорбированных атомов и молекул (или энергию активации десорбции), величину покрытия поверхности адсорбированными веществами, порядок кинетики процесса адсорбции.Универ-М