Изучение электрофизических свойств поверхности методами туннельной микроскопии и спектроскопии

1. Изучение электрофизических свойств поверхности методами туннельной микроскопии и спектроскопии Путилов Алексей, аспирант 1 года ИФМ РАН

2. План • Принцип работы сканирующего туннельного микроскопа • Режимы измерения • Изучение топографии поверхности • Локальная плотность состояний и ее измерение • Спектроскопия поверхности • Исследование сверхпроводящих материалов • Сканирующий туннельный микроскоп • UHV LT STM Omicron.

3. Сканирующий туннельный микроскоп V e- d Незаполненные состояния образца Заполненные состояния образца sample tip sample tip sample tip

4. Вычисление туннельного тока Квазиклассическое приближение: R. Wiesendanger, Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy: Methods and Applications, Cambridge, UK, 1994

5. Режимы работы микроскопа Топография поверхности Локальная спектроскопия поверхности • Режим постоянной высоты • (без обратной связи) • 2) Режим постоянного туннельного тока • (с обратной связью) • Измерение вольт-амперной • характеристики при фиксированном положении иглы • 2) Модуляционное измерение • дифференциальной проводимости

6. Топография поверхности Si(111)7х7

7. Топография поверхности Au(100) T=77 K, I=6 nA, V=1 mV, 10x10 nm

8. Задача Бардина. Метод туннельного гамильтониана T=0 Коэффициент прозрачности Матричный элемент туннельного перехода Left Right S

9. Локальная плотность состояний Sample: Tip: -локальная плотность состояний

10. Спектроскопия.Измерение плотности состояний 1) 2)

11. Si(111), 7K Примеры спектроскопии Au(111)

12. Current image tunneling spectroscopy (CITS) Численный расчет: метод функционала плотности (DFT) CITS DFT

13. Спектроскопия сверхпроводящего состояния T= 0 0.2 Tc 0.4 Tc 0.6 Tc 0.8 Tc Абрикосов. Основы теории металлов

14. Наблюдение сверхпроводящей щелив NbSe2 - zero bias conductance: Vscan = 100 mV I = 0.5 nA Vosc = 0.4 mV 400x400 nm

15. Сканирующий туннельный микроскоп Omicron Рабочее давление 10е-10mbar Температураобразца и иглы 300 - 2.5К Перпендикулярное образцу магнитное поле 0-0,16Тл Область сканирования до 2х2мкм (LHe); 4х4 мкм (LN2) Электронно-лучевые испарители для точного напыления тонкослойных структур Ионная пушка (Ar+) для очитки образцов

16. Некоторые результаты измерений. Si(111)7x7 V>0.Незаполненные состояния образца V<0.Заполненные состояния образца

17. Некоторые результаты измерений Топологический изолятор Bi2Te3. I = 60 pA, 5x5nm 200 mV 250 mV 300 mV 350 mV NbSe2 3x3 nm, 200 pA, 50 mV

18. Спасибо за внимание!