Caratterizzazioni Strutturali e di Superficie
Referente: Rossi Francesca
Microscopia e spettroscopia a scansione a effetto tunnel
   PER MAGGIORI INFO SU QUESTA TECNICA: Letizia Savio (letizia.savio@imem.cnr.it, tel 010-3536292)

 

Setup 

STM Createc

Microscopio a scansione a effetto tunnel (CreaTec).

Operante a bassa temperatura: 77 K (LN2) o 6 K (LHe).
Scanner tipo Besocke modificato; scanning range 1µmx1µm; bias voltage -10  V <V< +10 V; low noise. 
Lock-in integrato per misure spettroscopiche.

Setup

 Apparato da vuoto su cui è installato il LT-STM.
Il microscopio è accoppiato ad un fascio molecolare supersonico.  

Metodologia

La tecnica STM si basa sul fenomeno quantistico dell’effetto tunnel, per cui si misura la corrente che passa tra un campione conduttore o semiconduttore ed una punta metallica posta a distanza atomica da esso. Acquisendo la lettura della «corrente di tunnelling» mentre la punta scansiona la superficie, si ottiene una mappa della densità elettronica della superficie stessa, che viene correlata alla sua morfologia. A seconda delle condizioni di misura utilizzate si ottengono informazioni su:

  • Topografia della superficie con risoluzione atomica
  • Mappe della LDOS di superficie
  • Spettri localizzati spazialmente della LDOS intorno al livello di Fermi
  • Manipolazione di singoli atomi/molecole
STM method

 

Highlights

Determinazione della morfologia superficiale

Dalla mappa della LDOS integrata della superficie si ricava la morfologia della superficie stessa, sia nel casi di superfici di metalli/semiconduttori che di strati ultrasottili (organici o inorganici) supportati. Negli esempi:

morfologia superficiale
1) Nanoribbons di grafene sintetizzati su Ag(110) dal precursore 1,6-dibromopirene mediante sintesi assistita dalla superficie. Ref: Nanoscale 2016.
2) Self-assembly di acido glutammico su Ag(100). Refs: Langmuir 2010, Langmuir 2011, J. Phys. Chem C 2014. 
3) OH/O/Ag(110), ottenuto mediante esposizione di O/Ag(110) ad H2O.  Ref: Phys. Rev. B 2006.

 

Spettroscopia STS: misura della LDOS

spettroscopia STS
LDOS misurata per un monostrato di MgO/Ag(100). Si notano la gap dell’ossido e gli stati di superficie dell’ Ag a 1.8 eV.  Ref. Phys. Rev. Lett. 2014.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.126102

 

Dalla misura del segnale dI/dV in funzione della tensione di bias V in un punto specifico della superficie si ricava la densità degli stati intorno al livello di Fermi precisamente in quel punto.