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)
   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. SPA-LEED / XPS / ARUPS
   Die Kombination von hochauflösenden (SPA-)LEED- und Standard-Elektronenspektroskopietechniken in einem UHV-Gerät ermöglicht es uns, Informationen über die geometrische und elektronische Struktur aus ein und derselben Probenpräparation zu gewinnen. Mit einer Transferbreite von mehr als 1000 Å (entsprechend einer k-Raum-Auflösung von besser 0,006 Å-1) ist das Omicron SPA-LEED-Instrument in der Lage, nicht nur Strukturinformationen auf der atomaren Skala zu liefern, wie dies bei herkömmlichen LEED-Instrumenten der Fall ist, sondern kann auch zur Untersuchung von Facetten und Stufenzügen, Oberflächenrauhigkeit, Inselgrößen und -verteilungen und anderen Merkmalen auf der mesoskopischen Längenskala verwendet werden. Die ARPES-Einheit ist mit einer monochromatisierten Hochleistungs-He-Lampe (Scienta VUV5k), einer weichen Röntgenquelle (Prevac RS 40B1) und einem Elektronenanalysator (Scienta R3000, < 3 meV maximale Auflösung) ausgestattet.
9. 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.
   
10. 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.
    
11. 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.
    
12. Zeiss Sigma 500 SEM

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