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VESI

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Il laboratorio di spettroscopie elettroniche VESI (Versatile Electron Spectroscopy Instrumentation) è composto da un sistema di camere per ultra-alto vuoto (pressione nell’ordine di 10-10 mbar) interconnesse tra loro. La prima camera (a), dedicata alla preparazione dei campioni, dispone di una serie di evaporatori per la crescita epitassiale da fasci molecolari (MBE - Molecular Beam Epitaxy) di film sottili, in vuoto o in atmosfera controllata di ossigeno. Lo spessore dei film cresciuti è calibrato, con la precisione del singolo strato atomico o inferiore, tramite una microbilancia al quarzo. La camera di preparazione dispone anche di un sistema di bombardamento ionico con Ar+ (usato per la eliminazione dei contaminanti superficiali), di un riscaldatore a bombardamento elettronico in grado di scaldare i campioni fino ad una temperatura di oltre 2000 K e di un diffrattometro con elettroni a bassa energia (LEED - Low Energy Electron Diffraction). La camera può essere connessa con un ulteriore sistema da vuoto (b) dedicato alla crescita di film molecolari tramite MBE organica (OMBE – Organic MBE).

La camera di misura (c) ospita invece una sorgente di raggi X a doppio anodo Mg/Al (energie di fotone pari a 1253.6 e 1486.6 eV, rispettivamente), una sorgente di fotoni ultravioletti a scarica di He (energia di fotone pari a 21.2 e 40.8 eV), un rivelatore di elettroni emisferico (HEA - Hemispherical Electron Analyzer) con polarimetro Mott per misure spin-risolte ed un sistema per fotoemissione inversa risolta in spin (costituito da un’ottica di focalizzazione di fasci elettronici e un rivelatore di fotoni passa-banda a 9.6 eV). Il fascio di elettroni con polarizzazione di spin è ottenuto da fotocatodi di GaAs opportunamente preparati in una camera ausiliaria. Il campione è movimentato tramite un manipolatore a 4 assi munito di criostato (TMIN~30 K) e può essere magnetizzato tramite campi magnetici impulsati generati da un solenoide (BMAX~3 kG).

Il sistema permette di realizzare esperimenti di spettroscopia di fotoemissione con raggi X (XPS – X-ray Photoemission Spectroscopy) per lo studio della chimica del campione e dei livelli elettronici profondi, spettroscopia di fotoemissione con raggi ultravioletti (UPS – UV Photoemission Spectroscopy) per lo studio della banda di valenza dei solidi e spettroscopia di fotoemissione inversa (IPES – Inverse Photoemission Spectroscopy) per lo studio dei livelli elettronici non occupati, tutte anche con risoluzione di spin.

Bibliografia:

  • G. Berti, A. Calloni, A. Brambilla, G. Bussetti, L. Duò, and F. Ciccacci, Review of Scientific Instruments 85 (2014) 073901 (DOI: 10.1063/1.4885447)
  • M. S. Jagadeesh, A. Calloni, A. Brambilla, A. Picone, A. Lodesani, L. Duò, F. Ciccacci, M. Finazzi, and G. Bussetti, Applied Physics Letters 115 (2019) 082404 (DOI: 10.1063/1.5109750)
  • A. Calloni, M. Cozzi, M. S. Jagadeesh, G. Bussetti, F. Ciccacci and L. Duò, Journal of Physics: Condensed Matter 30 (2018) 015001 (DOI: 10.1088/1361-648X/aa99c3)
  • A. Orbelli Biroli, A. Calloni, A. Bossi, M. S. Jagadeesh, G. Albani, L. Duò, F. Ciccacci, A. Goldoni, A. Verdini, L. Schio, L. Floreano, and G. Bussetti, Advanced Functional Materials 31 (2021) 2011008 (DOI: 10.1002/adfm.202011008)