Местонахождение УНУ:

• Федеральный округ: Центральный
• Регион: г. Москва
• 119333, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 59

Руководитель работ на УНУ:

• Григорьев Юрий Васильевич
• +7 (499) 1356120
• ygrigoriev@mail.ru

Установка оснащена встроенным масс-спектрометром и дифрактометром быстрых электронов и позволяет изучать поверхностные процессы на начальных стадиях роста плёнки, на различных подложках. Вакуумная часть обеспечивает поддержку средствами безмасляной откачки сверхвысокий вакуум (10-8 Торр), а система держателей, шиберов и шлюзов позволяет не нарушать вакуум при смене образца. Установка оснащена тремя источниками молекулярных пучков

В составе ЦКП «Структурная диагностика материалов» ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН имеется исследовательский и измерительный комплекс молекулярно-лучевой эпитаксии, предназначенный для исследований начальных стадий образования тонких пленок на поверхности различных материалов, которые, в том числе, могут быть использованы для разработки прецизионных детекторов рентгеновского излучения. Следует отметить, что наиболее «продвинутые» (развитые) методики выращивания плёнок основаны как раз на использовании метода молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Главные и принципиальные ее отличия от типичной технологической установки МЛЭ состоят в том, что она оснащена дополнительным оборудованием, которое делает ее уникальной, а именно помимо метода анализа поверхности с помощью метода дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭ), которая даёт информацию о структуре кристалла, совершенстве и характере неоднородностей поверхности (в том числе о ступенях, изломах, двумерных островках и т. д.). В данной установке потоки десорбции с поверхности кристалла регистрируются специально встроенным масс-спектрометром, что позволяет непосредственно измерять временные характеристики переходных процессов на поверхности кристалла. Используемый в УНУ масс-спектрометр “QMG 511 Balzers” связан с ПК, который посредством специально разработанных программ собирает информацию от масс-спектрометра и управляет заслонками молекулярных пучков, падающих на подложку. Использование данной установки позволяет проводить исследование и определение закономерностей процессов роста плёнок (появление островков, их разрастание, плотность ступеней, скорость их движения, плотность изломов на ступенях и т. д.), позволяет получать множество типов наноструктур на специально приготовленных поверхностях (позволяет задавать условия выращивания необходимых наноструктур с требуемыми свойствами, как для производства детекторов радиоактивного и инфракрасного излучения, тензо- и термопреобразователей, матричных элементов для рентгеновской томографии, так и для изготовления экспериментальных образцов приборов нового поколения). В данной УНУ реализуется при использовании масс-спектрометрии совместно с модуляцией падающих потоков (МСМПП) возможность получения информация о скоростях поверхностных реакций (таких как адсорбция и диффузия - играющих важнейшую роль в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии). Необходимо отметить, что этот метод является неразрушающим, поскольку не воздействует на образец. Масс-спектрометр регистрирует молекулы, уходящие с поверхности в процессе роста и при модуляции падающих пучков позволяет контролировать скорость роста, соотношение интенсивностей реагирующих потоков и скорости поверхностных реакций, стехиометрию и состояние поверхности, как в процессе её подготовки, так и в процессе роста кристалла. Совместное применение МСМПП и ДБЭ дает возможность одновременного измерения многих характеристик процессов на изменяющейся поверхности растущего кристалла на атомном уровне: адсорбции и диффузии частиц, времени миграции перед встраиванием в решетку кристалла и т.д. Большое значение имеет определение зависимости этих параметров от совершенства и характера неоднородностей подложек, возможность получения атомно-гладкой поверхности и (или) заданных 2-D структур. УНУ «МЛЭ-ИНСРТП» позволяет определять условия для роста кристаллических слоёв на разных гранях (подготовка поверхности, интенсивности потоков и температура кристалла), выявить закономерности появления дефектов в растущей плёнке и, соответственно, вырабатывать рекомендации по улучшению качества эпитаксиальных плёнок, в том числе и 2-D структур заданного рельефа, используемых, как для производства детекторов радиоактивного и инфракрасного излучения, тензо- и термопреобразователей, матричных элементов для рентгеновской томографии, так и для изготовления экспериментальных образцов приборов нового поколения. Таким образом, учитывая использование комплекса методик и состав дополнительного оборудования на имеющейся в Центре установке УНУ «МЛЭ-ИНСРТП», делает её уникальной для применений в области контроля за процессами роста тонких пленок, в том числе на начальных стадиях роста.

Исследованы процессы конденсации и испарения поликристаллических пленок теллура, которые были получены из молекулярного пучка Te2 на поверхности сапфира. Экспериментально показано, что при росте пленки в неравновесных условиях десорбция теллура превышает равновесную. В случае, когда интенсивность падающего потока ниже равновесной, десорбция также ниже равновесной. Получены оценки элементарных параметров процесса, в том числе скорости десорбции и степени заполнения в адсорбционном слое. Приведены данные исследований поверхностных процессов при молекулярно-лучевой эпитаксии CdTe методом масс-спектрометрии in situ. Для измерения кинетических параметров использовались модулированные молекулярные пучки Cd и Te2. Эксперименты проведены при температуре кри¬сталла в диапазоне 600-730 К. Результаты обработаны по модели, в которой процессы конденсации и испарения происходят через стадии адсорбции и десорбции. Скорость десорбции составила для Te2 2-10 c-1, для Cd > 30 с-1. Определены значения энергии активации процесса испарения CdTe Ea = 1.1 эВ, энергии десорбции Ed(Cd) = 1.0 эВ и Ed(Te) = 0.6 эВ. Получены оценки величин заполнения адсорб-ционного слоя - n(Cd) < 0.01 и n(Te) = 0.1-1 Те.

• Исследование и понимание закономерностей процессов роста плёнок (появление островков, их разрастание, плотность ступеней, скорость их движения, плотность изломов на ступенях и т. д.);
• Получение наноструктур на специально приготовленных поверхностях (позволит задавать условия выращивания необходимых наноструктур с требуемыми свойствами, как для производства детекторов радиоактивного и инфракрасного излучения, тензо- и термопреобразователей, матричных элементов для рентгеновской томографии, так и для изготовления экспериментальных образцов приборов нового поколения).

Индустрия наносистем

цифровые технологии, роботизированные системы, новые материалы, большие данные, машинное обучение, искусственный интеллект

Вакуумная станция откачки (HiCube 300, DN 100 CF, 230 VAC 50/60 Hz)
Фирма-изготовитель:  Pfeiffer Vacuum
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Австрия
Год выпуска:  2013
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Высоковакуумная откачная станция на базе турбомолекулярного насоса позволяет  значительно сократить время подготовки комплекса к работе при смене образцов, загрузке источников молекулярных пучков и при проведении профилактических работ

Дифрактометр быстрых электронов типа RHEED System (System R-DEC RHEED system with 30keV e-Gun and power supply with remote control box)
Фирма-изготовитель:  R-DEC Co., Ltd
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Япония
Год выпуска:  2013
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Данный элемент установки позволяет получать информацию о структуре кристалла, совершенстве и характере неоднородностей поверхности (в том числе о ступенях, изломах, двумерных островках и т. д.)

Квадрупольный масс-спектрометр QMG 700 HiQuad with QMA, 400 1-512 amu, with crossbeam ion, со специально разработанной версией анализатора
Фирма-изготовитель:  Pfeiffer Vacuum Austria GmbH
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Австрия
Год выпуска:  2013
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Масс-спектрометр - газ-анализатор позволяет измерять непосредственно временные характеристики переходных процессов на поверхности кристалла. Приставка позволяет выявить закономерности появления дефектов в растущей плёнке и выработать рекомендации по улучшению качества эпитаксиальных плёнок, в том числе и 2-D структур заданного рельефа

Основная камера МЛЭ, содержащая блок источников молекулярных пучков и устройство модуляции падающих потоков и дополнительная камера пробоподготовки образцов
Фирма-изготовитель:  СКБ ИК РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  2005
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Основная рабочая камера установки МЛЭ-ИНСРТП включает форвакуумную лилию, обслуживаемую мембранным и тремя цеолитовыми насосами, блок источников молекулярных пучков с возможностью модуляции сигналов, систему азотного охлаждения, а также дегазации установки. Сверхглубокий вакуум поддерживается двумя магниторазрядными насосами.