ИЗУЧЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА МЕТОДАМИ ПАССИВНОГО И АКТИВНОГО МОНИТОРИНГА
Изучение электрофизических свойств поверхности...
description
Transcript of Изучение электрофизических свойств поверхности...
Изучение электрофизических свойств поверхности методами
туннельной микроскопии и спектроскопии
Путилов Алексей,аспирант 1 года ИФМ РАН
План
1. Принцип работы сканирующего туннельного микроскопа
2. Режимы измерения
3. Изучение топографии поверхности
4. Локальная плотность состояний и ее измерение
5. Спектроскопия поверхности
6. Исследование сверхпроводящих материалов
7. Сканирующий туннельный микроскопUHV LT STM Omicron.
/
2exp
stm
dI
0ee
Незаполненные состояния образца
Заполненные состояния образца
tip sample
dV
e-
ts
0V
eVeV
Сканирующий туннельный микроскоп
0V 0V
tiptip
samplesample
Вычисление туннельного тока
0T
22
22exp,
eVmdeVt st
deVteVEfeVEfI tsFF ,
eV
ts deVteVI0
,
R. Wiesendanger, Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy: Methods and Applications, Cambridge, UK, 1994
Квазиклассическое приближение:
t
s
Режимы работы микроскопа
1) Режим постоянной высоты(без обратной связи)
2) Режим постоянного туннельного тока(с обратной связью)
Топография поверхности Локальная спектроскопия поверхности
dI 2exp
1) Измерение вольт-амперной характеристики при фиксированном
положении иглы
2) Модуляционное измерениедифференциальной проводимости
tVVV cos10
tVdV
dIVII
V
cos10
0
Топография поверхности Si(111)7х7
Топография поверхности Au(100)
T=77 K, I=6 nA, V=1 mV,10x10 nm
Задача Бардина. Метод туннельного гамильтониана
tКоэффициент прозрачности Матричный элемент туннельного перехода
Sdm
M LRRL
**
2
2
Left RightS
RL
T=0
M
eVEEMI nm
eVEmEneV
mn
0
0
2
,
RL UUTH ˆˆ
LnLLL EUT ,ˆ
RmLRR EUT ,ˆ
eV
ts dMeVI0
2
Tip: Sample:
0
0exp
rrk
rrkCt
zGkkGkriaGs
2
||2
|||| expexp
-локальная плотность состояний 2
0
1lim,
E
ENs
N
rEr
Sdm
M LRRL
**
2
2
Локальная плотность состояний
eV
ts dMeVI0
2
eV
tR
s dreVeI0
02 , Rdr tt 2exp020
2
dI 2exp
Спектроскопия. Измерение плотности состояний
ddV
eVeVtdeVeVteV
dV
dIs
eVt
st
0
,,01)
2)
deVeVeVteVt
eV
deVeVt
eVeVtdVd
eV
dV
dI
I
V
Vd
Id
st
eV
seV
tst
0
0
,,1
,,0
ln
ln
eV
ts deVteVI0
,
22
22exp,
eVmdeVt st
212exp,eV
deVt
12
eVd eVeVteV
dV
dIst ,0
2/st
Примеры спектроскопии Si(111), 7K
Vd
Id
ln
ln
Au(111)
Current image tunneling spectroscopy (CITS)
tVVV cos10
tVdV
dIVII
V
cos10
0
10 VV
yxdV
dIV
yxzconstIV
V
,
,
0
1
00
Численный расчет: метод функционала плотности (DFT)
CITS
DFT
Спектроскопия сверхпроводящего состояния
22
Ns
22Re eVI
Абрикосов. Основы теории металлов
T=00.2 Tc0.4 Tc0.6 Tc0.8 Tc
Наблюдение сверхпроводящей щели в NbSe2
- zero bias conductance:0
VdV
dIG
Vscan = 100 mVI = 0.5 nAVosc = 0.4 mV400x400 nm
Рабочее давление 10е-10 mbar
Температура образца и иглы 300 - 2.5 К
Перпендикулярное образцумагнитное поле 0-0,16Тл
Область сканирования до 2х2мкм (LHe); 4х4 мкм (LN2)
Сканирующий туннельный микроскоп Omicron
Электронно-лучевые испарителидля точного напыления тонкослойных структур
Ионная пушка (Ar+) для очитки образцов
Некоторые результаты измерений. Si(111)7x7
V>0. Незаполненные состояния образца V<0. Заполненные состояния образца
Топологический изолятор Bi2Te3.
200 mV 250 mV 300 mV 350 mV
I = 60 pA, 5x5nm
Некоторые результаты измерений
3x3 nm, 200 pA, 50 mV
NbSe2
Спасибо за внимание!