Стандартные и автономные установки для анализа поверхности в большинстве случаев могут ответить только на стандартные вопросы. Сочетание нескольких аналитических техник: подготовки образцов и осаждения тонких пленок, анализа поверхности в условиях сверхвысокого вакуума или другой среды и даже in situ анализа в рабочих условиях, не может быть реализовано в стандартной установке и требует более сложного подхода.
Такая система становится значительно дороже и обычно не обладает достаточной гибкостью для последующей модернизации. Кроме того, поскольку геометрия системы оптимальна только для определенных целей, дальнейшие обновления, если они будут вообще возможны, могут вызвать сложности при эксплуатации. Решением проблемы является использование модульного подхода.
Модули имеют одинаковые конструктивные характеристики, что позволяет комбинировать их в системе, включающей несколько аналитических методов, для проведения текущих исследований с возможностью расширения функций системы в будущем. Реализовать такую систему с возможностью последующего расширения позволяет модульная конструкция FlexMode.
- FlexPS - Модуль электронной спектроскопии
- FlexPM - Модуль сканирующей зондовой микроскопии
- FlexPrep - Модуль для приготовления образцов
- FlexIntro - Модуль загрузки образца
- FlexAdd - Универсальные дополнительные модули
- FlexMan - Универсальный манипулятор
- FlexVac - Универсальная система откачки
- FlexBake - Универсальная система отжига
Сердцем модуля системы FlexPS является специально разработанная аналитическая камера сверхвысокого вакуума (СВВ). Геометрические размеры камеры оптимизированы для установки компонентов для электронной и ионно-лучевой спектроскопии.
Камера выполнена из мю-металла для экранирования от внешних электромагнитных полей, что позволяет добиться наивысшего энергетического разрешения. Аналитическая камера совместима с различными конфигурациями системы откачки для обеспечения базового вакуума при различной газовой нагрузке.
Благодаря уникальному дизайну можно легко добавлять, обновлять или менять компоненты, выбирать различные варианты обработки образца в зависимости от необходимого размера образца, диапазона температур и возможностей манипуляции.
- Рентгеновские источники для РФЭС / ЭСХА: источник с двойным анодом XR 50, монохроматический источник FOCUS 500 и микрофокусный источник μ-FOCUS
- Источник электронов EQ22 для ОЭС и электронные источники для СЭМ/СОМ с пространственным разрешением до 100 нм
- Разнообразные источники УФ излучения для УФС: UVS 10/35, UVS 300 и UVLS с дополнительным монохроматором
- Flood Gun FG 15/40 для компенсации заряда образца
- Источники ионов для подготовки образцов, профилирования и СРИ: IQE 11/35 и IQE 12/38
- Манипуляторы образцов с регулировкой до 6 степеней свободы, размер образцов до 2", с функцией нагрева и охлаждения образцов
- ЭСХА/РФЭС/РФС с угловым разрешением
- УФС/УФС с угловым разрешением
- ОЭС/СЭМ/СОМ
- Профилирование по глубине и СРИ/РНЭИ
Размер 5 нм - 30 мкм
Модуль FlexPM объединяет в одной камере различные методы in situ подготовки образцов и исследование методом СТМ/АСМ с атомарным разрешением.
Благодаря специальному дизайну головки СТМ/АСМ микроскопа SPECS SPM 150 Aarhus, конфигурация является очень компактной и гибкой. Высокая стабильность SPM 150 Aarhus позволяет использовать различные конфигурации системы вакуумной откачки, включая турбонасосы при высоких газовых нагрузках.
Даже в условиях высокого шума атомное разрешение достигается без внешних демпфирующих устройств. Система включает в себя порты для in situ подготовки игл СТМ и образцов внутри камеры с помощью ионных источников и испарителей. К удобной камере для загрузки образцов может быть добавлено устройство для хранения образцов. В стандартную конфигурацию камеры входят вакуумные порты для удобства манипулирования образцами.
- Ионный источник IQE 11/35 для подготовки образцов и СТМ игл
- Электронно-лучевые испарители ЕВЕ-1 с одной ячейкой или ЕВЕ-4 с 4-мя ячейками для напыления тонких пленок
- Устройство для хранения образцов с подставкой для токового нагрева (до 1400 К)
- СТМ/СЗМ/АСМ
- Пробоподготовка
- Напыление тонких пленок
Модуль FlexPrep позволяет осуществлять in situ подготовку образцов, используя широкий набор методов, включая ионно-лучевое травление, электронно-лучевое осаждение, а также оборудование для ДМЭ и ДБЭ анализа.
SPECS обеспечивает широкий выбор соответствующего оборудования и аксессуаров. Модуль FlexPrep является расширением модулей FlexPS и FlexPM для отдельного in situ приготовления образцов. Это позволяет достичь высокого уровня качества анализа в сочетании с удобством методов подготовки образцов. Также может быть выбрана конфигурация насосов для откачки исходя из требований газовой нагрузки и необходимого базового давления.
В рамках концепции модульности системы можно также варьировать способ манипулирования образцами, учитывая размеры образца, температуру и необходимые механические перемещения, оптимально соответствующие требованиям эксперимента.
- Источник ионов IQE 11/35 для очистки поверхности образца
- Плазменные источники PCS-ECR, MPS-ECR или PCS-RF для плазменной обработки химически активными газами, например, для:
- Азотирования (GaN, AlN и SiN), легирования (ZnSe), сплавов (GalnNAs, GaAlAsN)
- Кислород: высокотемпературные сверхпроводники, оптические покрытия, диэлектрики, реактивное распыление, лазерная абляция и рост керамики (Al2O3)
- Кислородная очистка и кинетика окисления, окисление после роста/низкотемпературный SiO2
- Водород: очистка, усиление роста /ПАВ
- Хлор: травление метаном in situ (углерод): рост пленок SiC
- Электронно-лучевые испарители с одной ячейкой ЕВЕ-1 или с четырьмя ячейками ЕВЕ-4 для роста тонких пленок
- ДМЭ с опцией оже-электронной спектроскопии с программным обеспечением Safire для получения и обработки данных дифракции
- ДБЭ RHD-30 с программным обеспечением Safire с опцией повышенного давления Манипулятор образцов, до 6 степеней свободы, размер образцов до 2", с опциями нагрева и охлаждения
Шлюзовой модуль быстрой загрузки образцов имеет небольшой объем для быстрой откачки. Откачка может осуществляться как независимым турбонасосом, так и с помощью более экономичной байпасной системы. Система предназначена для ввода образца в аналитическую камеру и установки на держатель образцов SH2/12. Размер образца может быть до 10 мм х 10 мм
Расширенный многофункциональный модуль ввода образцов, включающий дополнительные возможности для подготовки и поворотного распределения образцов. Модуль обладает расширенными функциями для манипулирования образцом с размером до 2", возможностями хранения образцов и поворотной системой распределения образцов. Опционально устанавливаются порты для подготовки, нагрева
- Устройство для хранения образцов (до 8)
- Устройство для хранения образцов (до 8)
- Радиальная система распределения образцов (до 8), позволяющая перемещать образцы в периферийные камеры (до 5).
- Подготовка образцов: ионный источник IQE 11/35, крекинг-источник водорода TGC-H, электронно-лучевые испарители EBE-1 или EBE-4, плазменные источники
Суть FlexMod концепции – максимальная универсальность в сочетании со специализацией решений под задачи науки о поверхности. FlexAdd модули позволяют компактно и экономически выгодно расширить возможности специализированных FlexMod систем. Можно использовать уже имеющиеся рамы и насосные системы, добавляя вакуумные камеры для дополнительных методов исследования. SPECS предлагает различные гибкие дополнительные модули, например, ИК АС модули, эллипсометры и т.д., а также специализированные стандартные модули для сканирующей зондовой микроскопии, для подготовки образцов и проведения реакций при высоком давлении.
Встраиваемый модуль сканирующей зондовой микроскопии FlexPM Bolt-on для стандартных системных модулей FlexPS или FlexPrep. Может использоваться насосная система основных модулей, если установлен ионный насос. Может устанавливаться на раме основного модуля.
Дополнительное расширение систем SPECS, разработанное для in situ исследования каталитических реакций. Специальная конструкция, обеспечивающая минимальный объем реакции, состоит из двух камер, одна в другой. Внутренняя камера охлаждается водой и имеет уплотнение, позволяющее работать при давлении до 20 бар. SPECS разработал специальный механизм для нагрева с помощью галогеновой лампы, которая позволяет нагревать только ту поверхность образца, где происходит реакция, исключая реакции на других поверхностях. Система позволяет проводить реакции при температуре до 800°С. Камера высокого давления может работать с широким спектром газов, включая O2, CO2, N2, H2 и все инертные газы. Камера совместима с держателями типа SH 2/12 для образцов размером 10 мм х 10 мм
Гибкая конструкция манипулятора c 5-ю степенями свободы и возможностью перемещения по оси Z, с нагревом и охлаждением образцов и с опцией моторизации.
Для крепления образца предлагаются различные варианты держателей. Образцы крепятся непосредственно на держатели, что позволяет легко ими оперировать. Функции нагрева и охлаждения образца заложены в конструкции манипулятора. Держатель с образцом перемещается с помощью специального стержня с магнитной муфтой и с механизмом крепления держателя.
- перемещение по осям х и y: ± 12 мм
- точность ± 10 мкм
- при манипуляции по 4 осям: 200 мм, 300 мм, 500 мм, 700 мм, 900 мм
- при манипуляции по 5 осям с азимутальным вращением: 200 мм, 300 мм, 500 мм
- при манипуляции по 5 осям с непрерывным азимутальным вращением: 200 мм, 500 мм
- при манипуляции по 5 осям с наклоном: 500 мм
- точность перемещения: ± 50 мкм
- полярное вращение: ± 180°
- точность: ± 0,1°
- азимутальное вращение (в плоскости): ± 90°
- непрерывное азимутальное вращение (без опции охлаждения образца)
- наклон образца: ± 30°
- охлаждение жидким азотом до 90K для всех конфигураций, за исключением опции непрерывного вращения
- опция охлаждения гелием
- постоянный нагрев электронной бомбардировкой до 800°C и импульсный до 1200°C с опциональным блоком питания и ПИД регулятором
Концепция FlexMod обеспечивает высокую гибкость конфигурации системы, что относится и к системе откачки. Можно начать с базовой конфигурации насосов для получения СВВ, и затем, при необходимости, обновить систему откачки для работы при высокой газовой нагрузке или более низком давлении. Рама и порты насосов позволяют использовать различные конфигурации, включая турбонасосы разных типоразмеров, ионные геттерные насосы и титановые сублимационные насосы.
Как правило, SPECS оснащает свои системы только безмасляными насосами для достижения оптимальных условий вакуума. Для предварительной откачки используются специальные безмасляные спиральные насосы.
Для достижения условий очень чистого вакуума все модули FlexMod оснащаются простым в использовании тентом для отжига. Здесь используется хорошо известный принцип печи, при котором достигается равномерное распределение температуры в процессе отжига.
Тент для отжига, изготовленный из теплостойкого изоляционного материала, крепится на жестком металлическом каркасе, на котором установлены нагревательные элементы и вентилятор. Система отжига совместима с концепцией FlexMod, поскольку размер тента можно легко увеличить вместе с системой.
Кроме того, конструкция легко собирается и устанавливается одним пользователем и требует минимальное пространство для хранения. Для проведения отжига в автоматическом режиме блок управления оснащается программируемой регулировкой температуры и функцией контроля времени.
