Student: Sopoušek Jan
Vedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Stav práce: obhájená
Abstrakt:
Proud elektronů v rastrovacím tunelovém mikroskopu (STM) odráží vlastnosti tunelové bariéry mezi měřicím hrotem a vzorkem, ale zejména je citlivou funkcí její šířky - vzdálenosti mezi hrotem a povrchem. Při typické vzdálenosti ~ 0,4-0,5 nm se hodnota proudu mění při přiblížení resp. vzdálení o 0,1 nm desetinásobně v důsledku exponenciální závislosti. Proto je klíčovou podmínkou pro správnou funkci mikroskopu omezení náhodných změn polohy hrotu kolmo vůči vzorku na < 0.001-0,005 nm - podle požadovaného rozlišení v daném směru. Kromě změn tunelového proudu způsobených nedostatečným mechanickým tlumením otřesů prostředí, se mohou projevit fluktuace v důsledku elektronických procesů ve zkoumaném systému (náhodné změny tunelové bariéry vlivem změny poloh povrchových atomů nebo nestabilit vrcholového klastru atomů na špičce hrotu STM) a elektrického.rušení, které může pronikat z okolí nebo se generuje v elektronických obvodech měřicího systému. Při snímání povrchu v módu konstantního proudu udržuje zpětnovazební smyčka regulátoru řídicího systému STM vzdálenost hrot-vzorek podle nastavené hodnoty proudu (0,1 ? 1 nA) a hrot "kopíruje v reálném prostoru" povrch. Stabilita regulátoru je nezbytnou podmínkou pro správnou činnost STM a každá nestabilita (zakmitávání) způsobené šumem proudu zkresluje nebo zcela znemožňuje měření. Na druhé straně fluktuace způsobené samotnou zkoumanou konfigurací atomů na povrchu mohou být zdrojem informace o dynamice systému.
Práce se zabývá (a) využitím analýzy fluktuací tunelového proudu pro identifikaci zdrojů rušení - nedostatečné tlumení, nestabilita hrotu, elektrické rušení, a (b) měřením dynamiky lokalizovaného pohybu adsorbovaných atomů z časového záznamu tunelového proudu při vhodně zvolené pozici hrotu - "time spectroscopy".
Úkoly práce:
- zvládnutí techniky měření pomocí STM,
- seznámení se základy analýzy časových řad,
- vytvoření základních modelových situací pro řízenou generaci parazitních fluktuací tunelového proudu a jejich charakteristika,
- příprava povrchu Si(111)7×7 a depozice velmi malého množství kovu (např. Ag),
- zobrazení jednotlivých monomerů kovu na povrchu při pokojové a nízkých teplotách,
- pokus o studium doby pobytu kovových atomů v adsorpčních pozicích v půlcelách rekonstrukce povrchu Si(111)7×7 pomocí fluktuací tunelového proudu.
Měření bude provedeno na ultravakuovém STM zařízení, které umožňuje přípravu vzorků vakuovým napařováním kovů a jejich měření při různých teplotách. Součástí ovládací elektroniky STM je záznam a spektrální analýza časových řad proudových fluktuací.
Očekávané výsledky jsou důležité pro rutinní testování vlastností STM zařízení a pro rozvinutí metodiky studia dynamiky přeskoků povrchových atomů v případě, že standardní opakované snímání vybrané oblasti povrchu v STM nedokáže již jednotlivé události zachytit.
Literatura:
Chen C.J., Introduction to Scanning Tunneling Microscopy, Oxford Univ. Press, Oxford 1993, 2008.
Další literatura a články podle doporučení vedoucího práce.
