Laboratoř pro výzkum povrchů a přípravu tenkých vrstev: Přístrojové vybavení pro širokou škálu experimentů ve výzkumu povrchové fyziky a chemie

Perex

Stanice pro studium povrchu materiálů integruje techniky přípravy, analýzy a ošetření povrchů v prostředí ultravysokého vakua (UHV). Umožňuje provádět komplexní studie povrchu in-situ a s minimálními technickými nároky. 

Text

Původně byla navržena pro studie koroze lehkých aktinidů (U a Th) se zaměřením na:

  • Interakce povrchů a plynů: Studium adsorpce plynů v UHV podmínkách. Ačkoli se jedná o jiné podmínky, než jaké panují při reálné korozi, parametry reakce mohou být přesně řízeny (dávkování plynů, jejich míchání, teplota apod.).
  • Provádění plazmových reakcí, které umožňují dosáhnout vysokých stadií reakcí (např. vysokých oxidů) a simulovat účinky silně korozních podmínek.

Vyvinuli jsme malý terčový depoziční zdroj na principu rozprašování, který umožňuje přípravu tenkých vrstev z minimálního množství výchozích materiálů. K dispozici jsou výkonné nástroje pro přípravu široké škály povrchových systémů, jako je kodepozice několika prvků, reaktivní rozprašování, následná úprava povrchů (např. pomocí plazmy) a kombinace metod rozprašování a odpařování.

Zvláštní důraz klademe na kombinaci spektroskopických technik, jako jsou XPS, UPS, BIS, LEED, TPD, ELS, HREELS a Kelvinova sonda. Systém má modulární uspořádání, kdy jsou jednotlivé techniky umístěny v samostatných komorách, které lze připojit ke stanici. Toto rozdělení do nezávislých jednotek umožňuje provádět údržbu a úpravy jednotlivých komor, zatímco zbytek systému zůstává v provozu.

Zařízení bylo původně pořízeno pro výzkum lehkých aktinidů (studium koroze, elektronové struktury, povrchové fyziky) a používalo se k in-situ spektroskopickým studiím a k přípravě vzorků tenkých vrstev (např. slitin, hydridů) pro externí studie. Později jsme práci rozšířili na neaktinidové systémy (prvky vzácných zemin a přechodné kovy). Díky flexibilnímu designu jsme laboratoř zpřístupnili externím uživatelům, kteří zde provádějí různé experimenty.

Jako příklad uvedeme studii oxidace a redukce uranu na povrchu pomocí kyslíku, vodíku a vody, přítomných buď jako molekulární plyny, nebo jako atomární plyny (generované plazmou ECR). Vrstvy jsou analyzovány in-situ rentgenovou a ultrafialovou fotoelektronovou spektroskopií. Byly pozorovány čisté oxidační stavy uranu +4, +5 a +6, které odpovídají konfiguracím U5f2, U5f1 a U5f0. Postupná oxidace uranu za korozních podmínek tak může být podrobně sledována.

Pokud se semináře nemůžete zúčastnit osobně, můžete jej sledovat na dálku pomocí služby Zoom:

https://cesnet.zoom.us/j/96805232183?pwd=vkFl4Der7PjnyeQvklyqKPUd5ga5gq.1

Meeting ID: 968 0523 2183

Passcode: 212121