INA – Instituto de Nanociencia de Aragón

Laboratorio de caracterización de nanoestructuras

  Laboratorio de caracterización de nanoestructuras

  

El laboratorio de caracterización de nanoestructuras agrupa diversas técnicas para optimizar la caracterización físico/química de nanoestructuras.

Contamos con un difractómetro de rayos X para determinar el crecimiento, la estructura cristalina, el grosor, la densidad, la rugosidad y los parámetros de red para capas delgadas y superestructuras.

Contamos también con técnicas de superficie como son el XPS-AES, muy sensibles y no destructivas que proporcionan información cuantitativa sobre todos los elementos y su estado químico, excepto para hidrógeno y helio. Indicado para la caracterización de recubrimientos y estudio de procesos de oxidaciones, corrosiones y adsorciones.

También con un Magnetómetro de muestra vibrante (VSM) para la caracterización magnética de materiales.

Más información sobre este laboratorio en: Área de caracterización de nanoestructuras en la web del LMA

Equipamiento:
Espectrofotómetro de rayos X, XPS, y espectroscopía Auger (XPS – Auger) / KRATOS / AXIS Ultra DLD

Aplicaciones

La espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS), también conocido como ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis), y la espectroscopía Auger son técnicas de superficie que proporcionan información cualitativos y cuantitativos de elementos con una precisión del 5% para todos los elementos, excepto Hidrógeno y Helio.

La fortaleza del XPS es su capacidad de evaluar la naturaleza y el estado químico de los átomos superficiales, dando información en una capa de hasta 5 nm (4-20 capas atómicas) de profundidad.

La muestra se irradia con un haz monocromático de rayos X (XPS) o electrones (Auger) y se analiza la energía de emisión de los fotoelectrones.

El área que puede analizarse mediante el haz de electrones y el de rayos X, varía entre 50 nm y 900 mm de diámetro. En una monocapa, puede obtenerse una sensibilidad de hasta 0.1%. Este valor corresponde a 1012 – 1013 atoms/cm2 o 10-15 – 10-16 g en el volumen analizado.

Además, este equipo dispone de un haz de iones que permite combinar su elevada sensiblilidad superficial con el ataque iónico (ion-etching), de manera que se obtiene la composición química en función de la profundidad. Esto se produce porque la emisión de fotoelectrones, obtenida por excitación de átomos con una fuente primaria (Mg Kα, 1253.6eV) o monocromática (Al Kα , 1486.6eV) , es una característica del estado electrónico de los átomos superficiales.

La técnica de XPS combinada con espectroscopia Auger permite obtener la distribución espacial de la composición química elemental (line profiling or mapping).Esta técnica es útil en un rango de estudios físicos, por ejemplo, productos de oxidación/corrosión, especies adsorbidas, y procesos de crecimiento de películas finas. El análisis de aislantes es posible con el Kratos Axis ULTRA.

Especificaciones
Cámara de análisis con presión básica <1.10-9 Torr.
Analizador de energía multi-detector, sistemas de imagen 2D en paralelo.
Sistema monocromador.
Haz de iones.
Sistema de cañón de electrones para AES/SEM/SAM.
Sistema de neutralización de carga.
Portamuestras con manipulador de 4 ejes de alta precisión.

Difractómetro de rayos X (XRD) / Bruker / D8 Advance

Aplicaciones:
La difracción de rayos X es la técnica básica para la determinación de la dirección de crecimiento, la estructura cristalina, el grosor, la densidad, la rugosidad y los parámetros de red.
Este equipo incluye goniómetros que controlan la dirección de incidencia de los rayos X sobre la muestra, así como otros accesorios que permiten la medida de bordes pequeños con alta resolución. Estas características son necesarias para hacer un estudio estructural en capas finas y superredes.
Con este equipo también es posible obtener espectros en diferentes puntos de la superficie, obteniendo mapas de las propiedades estructurales.

Especificaciones
Este equipo se compone de:
Goniómetro ω/2θ.
Generador de rayos X con espejo Göbel de 40 mm y “shutter”.
Colimador de haz incidente.
Monocromador de (022) Ge para medidas con radiación producida por un ánodo de Cu.
Cuna euleriana de medio círculo para el posicionado de las muestras.
Plataforma de balanceo para la rotación de la muestra alrededor de dos ejes mutuamente ortogonales Zeta y Xi.
Sujeción de muestras planas mediante dispositivo por subcción.
Colimador de cuchilla para medidas de reflectometría.
Rendijas Soller antidispersivas controladas por motor a pasos.
Atenuadores de la intensidad de los rayos X.
Módulo del analizador que combine dos caminos, uno de ellos para medidas con alta resolución.
Detector punctual de centelleo.
Sistema automático de control del alineamiento de las muestras mediante microscopio y láser.
Detector de área: GADDS con sistema de hardware y software asociados.
Software para realizar en películas delgadas experimentos de: textura, alta resolución, reflectometría, e incidencia rasante.

Magnetómetro de Muestra Vibranbte (VSM) / ADE Technologies / EV7

Aplicaciones
Medidas magnéticas como histéresis y minor loops, IRM y DCD Remanence Loops, y gráficas SFD, Delta M, delta H y Henkel, así como Angular y AC Remanence Loops, barridos de temperatura y medidas de decaimiento en el tiempo.

Especificaciones
Ultra alta sensibilidad (ruido < 0.5 µemu), también con sistema de control de temperature instalado.
Control de campo en tiempo real con una resolución de 0.001 Oe.
Imanes resistivos de alto campo, hasta 2.2 T.
Rango de temperatura: 77 K, 100 – 1000 K.
Medidas rápidas de histéresis: 2-5 minutos.
Medidas automáticas de parámetros magnéticos para aplicaciones industriales.