Centrum pre nanodiagnostiku materiálov

Centrum pre nanodiagnostiku vzniklo v r. 2015 a bolo vybudované vďaka podpore OP Výskum a vývoj ako Univerzitný vedecký park STU Bratislava. Toto pracovisko je súčasťou MTF, avšak ako jediné sídli v Bratislave. Centrum sa zaoberá analýzou mikro/nanoštruktúr a systémov pre mikro/nanoelektronické aplikácie, senzoriku, fotoniku, elektroniku, medicínu, geológiu, materiálové inžinierstvo a životné prostredie. ​Analýza vzoriek, ich povrchov a rozhraní je možná až na atomárnu úroveň.

Infraštruktúra pracoviska 

1.  TEM, Transmisný elektrónový mikroskop s atomárnym rozlíšením Jeol JEM-ARM200cf

TEM, Transmisný elektrónový mikroskop s atomárnym rozlíšením JEM ARM 200cF s rozlišovacou schopnosťou 0,78 Å Analytický transmisný elektrónový mikroskop s atomárnym rozlíšením JEM ARM 200cF s rozlišovacou schopnosťou 0,78 Å  vybavený studenou autoemisnou katódou a dvomi korektormi sférickej chyby umožňuje komplexnú charakterizáciu nanoštruktúrnych objektov na atomárnej úrovni pomocou nasledovných metód: zobrazenie pomocou vysokouhlového prstencového detektora tmavého poľa (HAADF), zobrazenie  pomocou nizkouhlového prstencového detektora tmavého poľa (LAADF) a  prstencového detektora svetlého poľa (ABF) v rastrovacom  transmisnom (STEM)  režime, v TEM/HRTEM módoch, v režime sekundárnych a spätne rozptýlených elektrónov (SEI/BEI) a získanie štruktúrnych informácií pomocou metód elektrónovej difrakcie (selekčná, nanodifrakcia, konvergentná a precesná). Ďalej je možné vykonávať  orientačné a fázové mapovanie, kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu pomocou  energiovo-disperznej analýzy (EDS) a spektroskopie  strát energie elektrónov (EELS) a mapovať distribúciu atómov prítomných vo vzorke. Mikroskop má zabudovaný Lorentzov mód (umožňuje charakterizovať magnetické vzorky) a biprizmu (metóda elektrónovej holografie). Pomocou  metódy elektrónovej tomografie je možné získať informáciu o  3D morfológii objektu. K laboratóriu náležia aj pomocné laboratóriá slúžiace na prípravu vzoriek pre TEM pomocou fyzikálnych a chemických metód.

Augerove spektrá troch rôznych Ti zlúčenín.

Augerove mapy Au nanočastíc na Si platničke. Výsledok sa približuje limitným možnostiam prístroja (a) SEM (b) Si AUGER (c) Au AUGER.

Augerove mapy Au nanočastíc na Si platničke. Výsledok sa približuje limitným možnostiam prístroja (a) SEM (b) Si AUGER (c) Au AUGER.

2. ​  Augerova mikrosonda JEOL JAMP 9510-F

Augerova mikrosonda JEOL JAMP 9510-F slúži na prvkovú analýzu štruktúr a kombinuje výhody rastrovacej elektrónovej mikroskopie a Augerovej spektrometrie. Vďaka tomu je možné okrem štandardných Augerových spektier a koncentračných hĺbkových profilov získavať aj Augerove mapy a čiarové profily. V režime sekundárnych elektrónov má mikrosonda rozlíšenie 3 nm a najmenší priemer elektrónového zväzku v režime analýzy Augerových elektrónov je 8 nm. Augerova mikrosonda vhodne dopĺňa analytické techniky obsiahnuté v transmisnom mikroskope, keďže signál Augerových elektrónov pochádza z povrchu štruktúry, teda z hĺbky 0,5 – 3 nm. V režime s energetickým rozlíšením ΔE/E = 0,05% je možné vyšetrovať aj plazmónové excitácie. Vďaka týmto parametrom je prístroj predurčený na analýzu povrchu nanoštruktúr. Je možné stanoviť: Augerove spektrum, Spektrum energetických strát elektrónov, Čiarový Augerov profil, Augerova mapa, Spektroskopia energetických strát elektrónov (REELS), Hĺbkový profil (s využitím Ar+ iónového odprašovania). Typický rozmer vzorky je do 20 mm × 10 mm, výnimočne Ø ≤ 95 mm. Neutralizácia iónovým zväzkom: možná analýza nevodivých vzoriek . Potlačenie nabíjania nevodivých vzoriek je do istej miery možné.

Prvková mapa polovodičového materiálu GaAs

3.  SEM-FIB, rástrovací elektrónový mikroskop s duálnym zväzkom Thermo Scientific Scios2 DualBeam 

Thermo Scientific Scios 2 DualBeam je vysokorozlišovací skenovací elektrónový mikroskop(SEM), ktorí umožňuje pozorovanie vzoriek v skenovacom režime a nanoobrábanie vzoriek fokusovaným iónovým zväzkom (FIB). Mikroskop je vybavený niekoľkými detektormi pre komplexné pozorovanie a analýzu vzoriek v režimoch SEI, BEI a STEM ako aj pre elementárnu analýzu pomocou EDS detektora. Pri nevodivých vzorkách je možné dosiahnuť lepšie výsledky v režime nízkeho vákua. Mikroskop, vybavený fokusovaným iónovým zväzkom, nanomanipulátorom a GIS (Gas Injection System), slúži na prípravu vzoriek pre transmisnú elektrónovú mikroskopiu a ich povrchové opracovanie, čo rozširuje možnosti analýz komplexných materiálov.

SWCNTs (Jednostenné uhlíkové nanorúrky) v režime sekundárnych elektrónov

Príklady nanoštruktúrovania povrchu na vzorke kremíka.

Priprava TEM lamely pouzitim fokusovaneho zvazku ionov: priecny vykop na vzorke a vybratie tenkeho rezu vzorky vhodneho pre TEM mikroskopicku analyzu.