Laboratoř slouží k diagnostice vlastností materiálů metodami rastrovací elektronové mikroskopie, environmentální rastrovací elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. Laboratoř je vybavena rastrovacím elektronovým mikroskopem VEGA 3 XMU s LaB6 katodou od firmy Tescan Brno a mikroskopem atomárních sil SPM 5500 od firmy Agilent.
Rastrovací elektronový mikroskop disponuje detektory sekundárních a zpětně odražených elektronů pro sledování struktury a složení vzorků, detektorem rentgenového záření od firmy Bruker pro prvkovou analýzu vzorků a zařízením pro měření proudů indukovaných ve vzorku dopadajícím svazkem elektronů (metoda EBIC). Řízené prostředí komory vzorku umožňuje provádět diagnostiku vzorků jak ve vakuu (řádově 10-2 Pa), tak v plynném prostředí do tlaku 2000 Pa (dusík nebo vodní pára) při konstantní teplotě vzorku, udržované pomocí Peltierova článku.
Mikroskop atomárních sil umožňuje diagnostiku ultrastruktury povrchu v kontaktním, akustickém AC nebo magnetickém AC režimu. Další dostupné metody jsou mikroskopie laterárních sil (LFM), dynamická mikroskopie laterárních sil (DLFM), Kelvinova mikroskopie (KFM), mikroskopie modulovaných sil (FMM) a mikroskopie detekce fázových posunů. Vzorky je možné pozorovat v kontrolovaném prostředí při stabilní teplotě.
Výzkum v oblasti environmentální rastrovací elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil
Metody rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) jsou důležitým nástrojem pro sledování mikrostruktury a složení materiálů, umožňují zobrazovat rozložení elektrických a magnetických polí v elektrotechnických a elektronických součástkách, stanovovat parametry polovodičových materiálů. Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie (ESEM) pracující s tlaky v komoře vzorku do tisíců Pa rozšiřuje možnosti klasické rastrovací elektronové mikroskopie v oblasti diagnostiky vlhkých a elektricky nevodivých vzorků (izolantů), dějů na fázových rozhraních s přítomností plynné a kapalné fáze. Schopnost těchto přístrojů pracovat s řízeným tlakem různých plynů v komoře vzorku pak posouvá možnosti jejich využití i jako pracovního nástroje v oblasti nanotechnologií (např. depozice atomárních vrstev na substrátech iniciovaná elektronovým svazkem – EBID).
Mikroskopie atomárních sil (AFM) nabízí nepřeberné množství diagnostických metod charakterizujících povrchové vlastnosti materiálů. Veškerá pozorování je možné provádět při stabilizované teplotě, která je udržována pomocí Peltierova článku a v prostředí různých plynů, popř. kapalin. Metodami lze získat informace o topografii povrchu, nehomogenitách povrchových vlastností a o rozložení elektrických potenciálů na povrchu vzorku (Kelvinova silová mikroskopie).
Oblasti výzkumného zaměření v dané oblasti
- Detekce sekundárních a zpětně odražených elektronů v ESEM do tlaku 1000 Pa v komoře vzorku poskytující topografické a materiálové informace o vzorcích.
- Prvková analýza energiově dispersním analyzátorem rentgenového záření v ESEM.
- Metoda EBIC a napěťového kontrastu pro diagnostiku polovodičových materiálů v ESEM.
- Diagnostika povrchových vlastností vzorků metodami AFM.
- Scintilační detektor sekundárních elektronů pro tlaky do 1000 Pa v komoře vzorku.
- Elektrodový systém ionizačního detektoru pro detekci převážně sekundárních elektronů při vyšších tlacích v komoře vzorku.
- Problematika proudění plynů ve vakuových systémech s diferenciálním čerpáním.
Laboratoř umožňuje
- Diagnostiku veškerých elektrotechnických materiálů se zaměřením na materiály pro elektrochemické zdroje elektrické energie.
- Profilometrická měření velmi tenkých vrstev.
- 3D imaging.
- Možnost změny teplotních podmínek při studiu vzorků (od -30 °C do +250 °C).
- Environmental Control.
Přístrojové vybavení
- Mikroskop atomárních sil Agilent 5500 SPM
- Environmentální rastrovací elektronový mikroskop Tescan VEGA3 XM
Vedoucí laboratoře
Ing. Pavel Čudek, Ph.D.
Technická 3058/10, 616 00, Brno
E-mail: cudekp@vut.cz
Telefon: 541 146 132