Charakterystyka powierzchni przewodzących i półprzewodnikowych wybranymi metodami

fizykochemicznymi

Zespół: A. Jabłoński , J. Sobczak, M. Krawczyk, W. Lisowski,

I. Flis-Kabulska, O. Chernyayeva , K. Nikiforow

Seminarium Sprawozdawcze programu Kwantowe Nanostruktury Półprzewodnikowe do Zastosowań w Biologii i Medycynie, Warszawa, 24 czerwca 2009 r.

Zadania: 1.Przygotowanie infrastruktury laboratoryjnej do charakteryzacji powierzchni2.Charakterystyka niemodyfikowanych powierzchni GaN uzyskanych w IWC oraz powierzchni niemodyfikowanych elektrod (AFM, XPS)3.Charakterystyka powierzchni przewodzących (elektrod) i półprzewodnikowych (GaN) modyfikowanych ligandami (AFM/STM, XPS, FTiR, Raman, SPR)

Zad. 1 Przygotowanie infrastruktury laboratoryjnej do charakteryzacji powierzchni:

-prace związane z uruchomieniem, kalibracją i testowaniem elementów komory preparatywnej: napylarek, wagi kwarcowej, spektrometru LEED. Przeprowadzono testy warunków napylania Au z naparowywarki efuzyjnej (grzanej oporowo) oraz Cu z naparowywarki wykorzystującej bombardowanie elektronami, ustalając optymalne parametry napylania. Przeprowadzono testy pracy analizatora gazów resztkowych RGA 300 (dr M. Krawczyk).

- prace związane z uruchomieniem, kalibracją i testowaniem mikroskopu tunelowego STM, przygotowaniem układu wykonywania tipów wolframowych (dr K. Nikiforow)

-rozszerzono zakresy parametrów pracy spektrometru XPS, zwiększając intensywność i powierzchnię skanowania wiązką monochromatyczną (dr hab. W. Lisowski, dr J. Sobczak)

- testowano działo fullerenowe w komorze analitycznej spektrometru XPS (dr hab. W. Lisowski, dr J. Sobczak)

- przeprowadzono kalibrację szybkości trawienia jonowego na wzorcach SiO2/Si dla dwu energii jonów Ar+ 0.5 keV ( 1,4 nm/min) i 2 keV (10 nm/min) (dr hab. W. Lisowski)

- testy „walizki próżniowej” –przenośnej komory wysokopróżniowej, umożliwiającej bezpieczny transport próbek w warunkach UHV (dr J. Sobczak)

- przetarg na spektrometr FTIR z komorą próżniową oraz przystawką umożliwiającą zastosowanie metody IRRAS, umożliwiającą identyfikację orientacji molekuł na powierzchni. W wyniku przetargu zawarto umowę na zakup spektrometru BRUKER Vertex 80V z przystawką PEM , zawierającą fotoplastyczny modulator i polaryzator za sumę 824 720 zł (dr K. Noworyta, dr J. Sobczak).

Zadanie 2 - Charakterystyka niemodyfikowanych powierzchni GaN uzyskanych w IWC oraz powierzchni niemodyfikowanych.

- pomiary profili wgłębnych metodą XPS warstw InxGa1-xN na podłożu szafir/GaN, o grubości około 200 nm i różnej zawartości In, dostarczonych przez Instytut Wysokich Ciśnień PAN (doc.dr hab. C. Skierbiszewski, prof. S. Porowski).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

At.

con

c. [%

]

sputter time [min]

Ga2p3 % In3d5 % N 1sA %

IWC_PAN

Sample: P1100(w/g wysokosci pików)

sputter rate: 1.4 nm/min

- pomiary składu powierzchni warstw GaN na szafirze, o różnej szorstkości powierzchni, otrzymywanych techniką MOVPE w Instytucie Fizyki PAN (prof. Z.R. Zytkiewicz, prof. A. Kozanecki). Warstwy takie używane są jako podłoża do wzrostu struktur techniką MBE.

Prowadzono również badania serii warstw ZnO otrzymywanych w Instytucie Fizyki przez dr E. Guziewicz, określając poziom zanieczyszczeń powierzchniowych w zależności od warunków preparatyki.

Zadanie 3 - Charakterystyka powierzchni przewodzących (elektrod) i półprzewodnikowych (GaN) modyfikowanych ligandami.

-prowadzono serie analiz modelowych warstw ligandów organicznych, na różnych etapach preparatyki, w celu potwierdzenia oczekiwanego przebiegu reakcji lub oczekiwanego składu syntezowanego ligandu dla zespołów Instytutu Chemii Fizycznej:

np.: obecnośc Tb i Eu w zwiazkach zakotwiczonych na powierzchni nanorurek

- potwierdzenie obecności określonych stanów chemicznych azotu i fosforu na kolejnych etapach preparatyki molekularnie wdrukowanych polimerów (MIP)

- Potwierdzenie dołączenia bromopirydyny do zakotwiczonego na powierzchni kompleksu kobaltowo-pofirynowego, określenie stosunku atomowego Br:Co

Potwierdzenie struktury kompozytu polimerowego na bazie 2-(ferocenylo)fulereno[C60] pirolidyny oraz Pd i nanorurek węglowych

XPS, AES and EPES studies of thick InGaN layersM. Krawczyk, W. Lisowski, J. W. Sobczak, A. Kosiński, A. Biliński, O. ChernyayevaA. Jablonski, C. Skierbiszewski, M. Siekacz, S. Wierzchowska (IChF PAN – IWC PAN).

Characterization of InGaN Layers: XPS/AES Analysis Combined with EPES Measurements M. Krawczyk, W. Lisowski, J. W. Sobczak,*, A. Kosiński, A. Biliński, O. Chernyayeva, A. Jablonski, C. Skierbiszewski, M. Siekacz, S. Wierzchowska (IChF PAN – IWC PAN).

Prezentacje konferencyjne

13th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis

Publikacje

The backscattering factor for systems with a non-uniform surface region: Definition and calculationsA. JabłońskiSurface Science 603, (2009) 2047-2056

Oferowane metody i techniki powierzchniowe:ESCALAB-210 –

- spektroskopia fotoelektronów ze źródłem achromatycznym promieniowania rentgenowskiego, anoda Al i Mg

- komora preparatywna do reakcji/adsorpcji gazów w zakresie temperatur 100K- 1000K- linie gazowe H2, D2, CO, NO, N2O, O2, Ar- termodesorpcja programowana w komorze analitycznej, z detekcją kwadrupolowym

spektrometrem masowym (200 amu)PHI 5000 VersaProbe -

- spektroskopia fotoelektronów ze źródłem achromatycznym promieniowania rentgenowskiego, anoda Al i Mg - spektroskopia fotoelektronów ze skanującym źródłem monochromatycznym promieniowania rentgenowskiego, anoda Al, mikroogniskowanie wiązki w zakresie 10 – 100 nm- możliwość pomiaru w zakresie temperatur 100 -1000K- spektroskopia fotoelektronów ze źródłem promieniowania UV (UPS)- spektroskopia elektronów Augera- profilowanie z wykorzystaniem skanującego działa argonowego o energii do 5 keV- profilowanie delikatnych materiałów (polimery, struktury biologiczne) skanującym działem

fullerenowym C60 o energii do 10 keV.komora preparatywna z napylarkami:

- celka efuzyjna pracująca w zakresie temperatur 750-1500°C- z bombardowaniem elektronowym, do zakresu temperatur 160 – 2300°C- plazmowe działo azotowe ze wzbudzeniem mikrofalowym- dyfrakcja powolnych elektronów (LEED)- linie gazowe H2, CO, NO, N2O, O2, Ar- termodesorpcja programowana w komorze preparatywnej, z detekcją kwadrupolowym spektrometrem masowym (300 amu)

komora mikroskopu tunelowego z kriostatem, pomiary STM/ AFMprzepływowy reaktor chemiczny z liniami gazowymi H2, CO, NO, do prowadzenia reakcji w zakresie temperatur 90 – 1000 K