Osoba zodpovedná za laboratórium, kontakt, financovanie
Nanotechnologické laboratórium na prípravu nanosúčiastok pre elektroniku, senzory a environmentálne aplikácie sa zaviedlo v rámci projektov Štrukturálnych fondov CEX EXTREM I, II Centra pokročilých fyzikálnych štúdií materiálov v extrémnych podmienkach, centra excelentnosti ASFEU (EU ERDF European regional development fund, Grant No. ITMS 26220120005). Na jeho vybudovanie boli zatiaľ použité finančné prostriedky v celkovej výške jeden milión Eur. Vedúcim nanolaboratória je Mgr. Vladimír Komanický, PhD. (vladimir.komanicky@upjs.sk).
Umiestnenie laboratória
Laboratórium je umiestnené v priestoroch Centra fyziky nízkych teplôt Prírodovedeckej fakulty UPJŠ a Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach – Centre excelentnosti (http://www.saske.sk/CLTP), Park Angelinum 9.
Experimentálne vybavenie laboratória
V laboratóriu sú umiestnené technológie na prípravu nanoštruktúr, ktoré patria do skupiny tzv. top-dow metodík. Top-down technológie sú využívané hlavne v počítačovom priemysle, napríklad pri príprave mikroprocesorov a pamätí. Tieto metodiky umožňujú z veľkej matrice pripraviť nanoštruktúry a nanosúčiastky s presne kontrolovanou veľkosťou, rozmiestnením a tvarom. Takéto technológie si vyžadujú priestory s čo najnižšou prašnosťou. Laboratórium je preto vybavené vysokoúčinnou filtráciou vzduchu HEPA filtrami a materiály použité pri jeho výstavbe museli byť kompatibilné s nárokmi kladenými na umiestnenie takýchto technológií. V súčasnosti je v laboratóriu k dispozícií niekoľko aparatúr na prípravu a charakterizáciu tenkých vrstiev a nanoštruktúr. Atómová silová mikroskopia (AFM) využíva na skenovanie po povrchu vzorky a veľmi ostrý hrot vyrobený z tvrdého materiálu. AFM umožňuje charakterizáciu povrchov s plochou niekoľkých desiatok mikrometrov, s rozlíšením niekoľko desiatok až jednotiek nanometrov. Týmto zariadením sa dá skúmať nielen topografia povrchov, ale aj ich magnetické, elektrické a mechanické vlastnosti. Ďalej tento prístroj umožňuje aj prípravu nanoštruktúr a nanomanipulácie. Aparatúra na prípravu tenkých vrstiev magnetrónovým naprašovaním, model Orion od firmy AJA International, umožňuje prípravu tenkých vrstiev, kovových aj nekovových materiálov od hrúbky niekoľkých nanometrov až po niekoľko mikrometrov. Naprašovacia aparatúra je vybavená piatimi magnetrónovými delami v tzv. konfokálnej konfigurácii, pomocou ktorých je možné pripraviť filmy z vysokou uniformitou hrúbky až z troch materiálov naraz, čo sa dá ďalej využiť aj v materiálovom výskume najmä pri príprave pokrokových multikompozitných materiálov a sendvičových multivrstiev s presne definovaným zložením a hrúbkou.
Laboratóriumje ďalej vybavené s prístrojmi, ktoré umožňujú prípravu nanoštruktúr pomocou litografií vo vrstvách rezistov ktoré sa potom prenesú na substrát pomocou leptania, alebo selektívnym nanesením ďalsšieho material. Laboratórium disponuje leptacím zariadením pomocou reaktívnej iónovej plazmy. Takisto je vlaboratóriu možné spracovávať menšie vzorky a substráty žíhaním v trubkovj peci do 1000 °C v kontrolovanej atmosfére a nanášať a spracovávať rezity. Laboratórium je vybavené aj systémom na prípravu ultračistej deionizovanej vody. Laboratórium poskytuje komplexnú inhouse infraštruktúru na prípravu a charakterizáciu tenkých vrstiev, nanočastíc, nanoštruktúr a nanosúčiastok pre elektroniku, sensory a enviromentálne aplikácie so zameraním pre aplikovanú katalýzu pre vodíkové palivové články.
Výskumné možnosti a ponuka meraní odbornej verejnosti
- Príprava a charakterizácia tenkých vrstiev a povlakov. Nanášanie tenkých vrstiev na materiály s presne definovanou hrúbkou.Príprava kovových a nekovových tenkýchch vrstiev od sub nm po niekoľko sto nm vo vysokom vákuu (~10-9 Torr) od 25 °C – 800 °C. Naprašovacia aparatúra ORION.
- 5 magnetrónov, 2 DC a 1 RF zdroj
- V súčastnosti je možnosť naniesť tieto materiály Nb, Cu, Au, Ni, Ti, Co, Fe, Pt, permalloy, SiO2, SiN
- Je možné naniesť automatizovaným spôsobom tenké multivrstvy a zmiešané vrstvy tzv. kodepozíciou
- Možnosť depozície v reaktivnych atmosférach. (O2 a N2)
- Možnost ovplyvniť stres v tenkej vrstve tzv. rf biasom na vzorke
- Príprava nanosúčiastok a nanoštruktúr pomocou litografických procesov a ich charakterizácia pomocou mikroskopických a spektroskopicých metodík.
Mask aligner SUSS MJB4, príprava mezoskopických štruktúr do 1 mikrometra
- Kontakt, proximity a hard kontakt
- Technológia využiva 4“ masky
Termoemistný REM od fy TESCAN model VEGA
Rastrovací elektronový mikroskop s termoemisnou katódou s možnosťou práce v režime nízkého vákua vhodný na mikroskopickú charakterizáciu aj slabo vodivých vzoriek bez pokovenia. EDS analyzátor umožňuje kvantitatívnu a kvalitatívnu prvkovú analýzu a mapovanie rozloženia prvkov vo vzorke od bóru vyššie. Mikroskop je vybavený aj elektrónovou litografiou. Elektrónová mikroskopia.
- Elektronový mikroskop.
- Nedeštruktívna prvková analýza vzoriek pomocou EDS.
- Príprava nanosúčiastok a nanoštruktúr pomocou elektrónovej litografie a ich charakterizácia pomocou mikroskopických a spektroskopicých metodík.
Termoemistný REM od fy TESCAN model VEGA
- Charakterizácia vzoriek pomocou REM, aj slabo
- vodivých bez pokovenia
- EDAX
- Elektrónová litografia
- Spracovanie vzoriek žíhaním a leptaním.
- Nanášanie rezistov spincoaterom,
- Vyvolávanie rezistov a lift-off,
- Mokré leptanie
- Žíhanie substrátov a vzoriek až do 1000 °C v N2, O2 a Ar.
- Suché leptanie pomocou RIE, (CF4 a O2)
- Elektrolytické pokovovanie, stanovenie aktivity a stability heterogénnych katalyzátorov.
