Laboratorium Fizyki Powierzchni jest wyposażone w jeden z niewielu podobnego typu w Polsce i unikalny na Śląsku klaster ultra-wysokopróżniowy (UHV) zawierający kilka technik badawczych oraz urządzenie do wytwarzania ultra cienkich warstw metodą epitaksjalną, połączone systemem transferu w UHV.
W ramach laboratorium można wyróżnić 3 pracownie:
Pracownia Spektroskopii Elektronów (XPS, UPS, AES)
Pracownia Mikroskopii SPM (AFM/STM)
Pracownia hodowli ultracienkich warstw metodą MBE
Aparatura dostępna w Laboratorium Fizyki Powierzchni:
Spektrometr PHI 660 firmy Physical Electronics pozwala na:
• identyfikacje pierwiastków, analizę ilościową składu chemicznego oraz identyfikację stanów chemicznych (wartościowość, energia wiązania),
• określenie struktury elektronowej,
• stwierdzenie, jakie jest ułożenie atomów w warstwach przypowierzchniowych oraz na powierzchni,
• określenie rozkładu atomów i związków adsorbowanych na powierzchni i zbadanie ich stanów elektronowych,
• znalezienie rozkładu pierwiastków i faz ze zmianą głębokości,
• otrzymanie obrazu badanej powierzchni w funkcji rozkładu zadanego pierwiastka.
Ważną zaletą tego spektrometru jest możliwość badania bardzo małych powierzchni o średnicy 50 nm metodą AES.
Mikroskop ze skanującą sondą (SPM) firmy RHK/Prevac umożliwia odwzorowanie badanego materiału z rozdzielczością atomową w warunkach ultra-wysokiej próżni i w zmiennej temperaturze od około 50 K do 500 K. Może pracować w kilku trybach: STM, AFM, MFM, EFM, LC AFM (Local conductivity AFM)
Metoda epitaksji z wiązek molekularnych
(MBE - molecular beam epitaxy) umożliwia osadzanie, w warunkach ultra-wysokiej próżni,
ultracienkich monokrystalicznych warstw
na krystalicznych podkładach.
Proces naparowywania warstw realizowany jest w firmy urządzeniu firmy PREVAC za pomocą naparowywarek efuzyjnych bądź elektronowych .
Dodatkowo komora MBE została wyposażona w dyfraktometr wysokoenergetycznych elektronów (RHEED – Reflection High Energy Electron Diffractometer firmy STEIB Instrument) umożliwiający badanie powierzchni kryształów, monitorowanie wzrostu cienkich warstw jak również identyfikację rekonstrukcji tworzących się na powierzchni naparowywanych warstw.
Klaster badawczy zawiera również dyfraktometr niskoenergetycznych elektronów (LEED – Low Energy Electron Diffractometer) umożliwiający uzyskanie dodatkowych informacji o strukturze powierzchni cienkich warstw.
Pracownia wyposażona jest w wielofunkcyjny spektrometr fotoelektronów PHI 5700 firmy Physical Electronics.
Jest to przyrząd oferujący następujące techniki badawcze:
XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) - spektrometria fotoelektronów wzbudzanych promieniami rentgenowskimi, wykorzystująca zarówno monochromatyczną jak i niemonochromatyczną wiązkę promieni rentgenowskich,
UPS (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) - spektrometria fotoelektronów wzbudzanych promieniowaniem ultrafioletowym,
Spektrometr pozwala na:
• identyfikacje pierwiastków, analizę ilościową składu chemicznego oraz identyfikację stanów chemicznych (wartościowość, energia wiązania),
• określenie struktury elektronowej,
• określenie rozkładu atomów i związków adsorbowanych na powierzchni i zbadanie ich stanów elektronowych,
• znalezienie rozkładu pierwiastków i faz ze zmianą głębokości (profile wgłębne),
• otrzymanie obrazu badanej powierzchni w funkcji rozkładu zadanego pierwiastka.
Ważną zaletą tego spektrometru jest możliwość badania bardzo małych powierzchni o średnicy 30 µm metodą XPS. W szczególności spektrometr PHI 5700 pozwala na:
• identyfikacje pierwiastków, analizę ilościową składu chemicznego oraz identyfikację stanów chemicznych (wartościowość, energia wiązania),
• określenie struktury elektronowej,
• stwierdzenie, jakie jest ułożenie atomów w warstwach przypowierzchniowych oraz na powierzchni,
• określenie rozkładu atomów i związków adsorbowanych na powierzchni i zbadanie ich stanów elektronowych,
• znalezienie rozkładu pierwiastków i faz ze zmianą głębokości,
• otrzymanie obrazu badanej powierzchni w funkcji rozkładu zadanego pierwiastka.