Сканирующий фотоэлектронный микроскоп на источнике СИ Элеттра, ( Триест , Италия)

1. Сканирующий фотоэлектронный микроскоп на источнике СИ Элеттра, (Триест, Италия) Исследование окисления поверхности образцов родия и рутения Деградация органических светодиодов в процессе свечения П.Дудин Л.Абалле, А.Баринов, Л.Грегоратти, М.Кискинова

2. SEM image of the inner part of a zone plate (courtesy from E. Di Fabrizio, Elettra, Italy) • Large diameters • Efficiency up to 10 % • Materials used: Ta, W, Ni Схема станции ЭСХА-микроскопии SPEM – Сканирующий фотоэлектронный микроскоп

3. Схема вакуумных камер станции СИ Камера подготовки образцов Камера микроскопа (SPEM) Вспомогательная камера

4. Камера SPEM • PHOIBOS 100 (SPECS GmbH) полусферический анализатор энергии фотоэлектронов • 48-канальный детектор (разработан на Элеттре) • Фланцы для обработки образца in situ (лазер,молекулярные пучки) • Нагрев, захолаживание (жидкий N2, до 130 K)

5. Камера подготовки Внешний вид камеры • AES, LEED, PEEM (Hg,D лампы) • Испарители • Наклонные фланцы для испарения жидкостей • Манипулятор с 5 степенями свободы • Газовая линия

6. Держатель образцов • 5 «плавающих» контактов • Термопара хромель/алюмель • Охлаждение LN2 • Возможно совместное измерение нескольких образцов Внешний вид держателя 40 мм

7. Измерение базовых параметров микроскопа Пространственное разрешение Разрешение по энергии • Разрешение ~200нм, энергия 500 эВ • Пропускание: 8% • Разрешение: ~200мэВ • Нормальные условия • Комнатная температура • Энергия фотонов: 500 эВ

8. 449.0 450.0 451.0 452.0 Hemispherical Electron Analyzer Multichannel Channelplate 10 mm Многоканальное детектрование Микроскопия Спектроскопия • Одноканальный режим • Spectraimaging • Спектры в режиме дисперсии анализатора Au/Rh(110) patch Pt поликристалл (фольга) Диаметр пучка: 200 nm Разрешение по энергии: ~220 meV Rh 3d map Сканирование по энергии Дисперсия анализатора Rh 3d5/2

9. Ru H. Over et al, Science, 287, 1474, Prog. Surf. Sci. 72, 3 Cu Адсорбция ~1 ML) O внедрение A.Knop-Gerichte et al, JPC B 108,14340 fcc Potential Energy E. Lundgren et al, JESRP, 144, 367. Объемный оксид Окисление переходных металлов Rh ?Активная фаза: объемный оксид, 2D поверхностный оксид, ‘subsurface’ oxygenилиадсорбированный кислород Поверхностный оксид Стадии окисления поверхности переходных металлов (Ru, Rh, Pd, Ag..) K. Reuter et al, PRL 90, 46103; Appl. Phys. A 78, 793 etc, J. Gustafson et al, PRL 92, 126102..

10. «Поверхностный оксид» на Rh(110) LEED – c(2x4) STM “O-Rh-O” trilayer Окисление O 5x10-5, 520K O2 10-4, 670K Аналогичен оксидам Rh(111) и Rh(100) J. Gustafson et al., PRB 71 115442; PRL 92 126102; L. Köhler, et al., PRL 93 266103

11. Фотоэмиссионный спектр«поверхностного оксида»на Rh(110) O 5x10-5 мбар, 520 K, 15’ O2 800K 2x10-4 мбар 15’ Такие же компоненты Rh 3d и O 1s наблюдались на Rh(111) и Rh(100) J. Gustafson et al., PRB 71, 115442; PRL 92, 126102; L. Köhler, et al., PRL 93, 266103

12. В молекулярном кислороде «оксид» растет неравномерно O2: 10-4 мбар, 870K 12.8 µ Rhox(dark)/Rhox(bright) = 0.8±0.05 O(bright)/O(dark) = 1.1±0.2 ? RhO2 Rh2O3 12.8 µ Неоднородность плотности «оксида» связана с повышенной активностью дефектов

13. Rh/Au(110): окисление на дефектах поверхности 15 ML Rh/Au(110) 5’ O@RT 64 µ 64 µ Rh 3d: Оксид/объем Oxidethickness Толщина пленки Rh (до окисления) Rh 3d 64 µ Более тонкие фрагменты менее окислены. Rh 3d Топография

14. Окисление Ru пленок и частиц University of Giessen: Y.He, H.Over • Сканирующая Электронная Микроскопия • Приготовлены при помощиимпульсного осаждения лазером • Ru пленкана MgO(100),толщина ~100 нм • Размер зерна пленки: 20-40 нм • Ru частицы: 0.5mм– 3mм • Зерна в Ru частицах: 200-500 нм

15. Окисление Ru пленок и частицp(O2) = 10-4 мбар, T= 645 K Oxidation of Ru films and particles p(O2)=10-4-10-1 мбар, T=357°C Ru 3d 3.2 × 3.2m2 O 1s 25.6 ×25.6м2 • SPEM:Ru пленка окислена больше из-за размерных эффектовили границ зерен(?) University of Giessen: Y.He, H.Over

16. Катод: Al Перенос дырок Прозрачный анод(ITO): InSnO Органические светодиоды (OLED): почему происходит деградация? P. Melpignano*, S. Sinesi, V.Biondo*, R. Zamboni, L. Gregoratti et al Istituto Studio Materiali Nanostrutturati Bologna CNR Катод SPEM – карты распределения элементов Деградация OLED в оптическом микроскопе Al 2p C 1s 30 mм

17. Al LiF Alq3 a-NPB ITO Деградация OLED: анализ при помощи SPEM Карты распределения Отказ OLED на воздухе: пробой Al In 6 mm Al Отказ OLED в вакууме: пробой 64 mм • Напряжение - до 15 В • Ток до 5 mА/см2 Увеличение напряжения overcurrent In

18. Микро-спектроскопияповрежденного OLED 60 mм InxOy ITO SnxOy Al Al LiF LiF Alq3 a-NPB Alq3 a-NPB ITO • Разложение ITO • Газовый переносоксидов и органики

19. Другие пользователи Bjoern Luerssen – electrochemical reactivities, fuel cells Justus Liebig Universität Giessen - Physikalisch-Chemisches Institut, Giessen, Germany Monika Backhaus – fuel cells Corning Incorporated - Dept. of Science and Technology – Crystalline, Cornig, USA Ana Cremades – oxide semiconductors nanostructures Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Spain Sebastian Gunther – catalysisUniversität München - Institut für Physikalische Chemie, München, Germany

20. Развитие • Улучшение поверхностного разрешения (50 нм ??) • Улучшение энергетического разрешения (160 мэВпри RT) • Микро-NEXAFS ? • Разрешение диапазона доступных энергий (сейчас - до 800 эВ) ZP, Dhn/hn Dhn/hn Optics alignment ZP, решетки, ондулятор