Beschaffung eines LT-STM/AFM Systems (DFG-GZ: A 722)
LT-STM/AFM System
Das System soll für hochauflösende STM sowie Q-plus AFM und Spektroskopie Messungen verwendet
werden. Die grundlegende Anforderung an ein LT-STM/AFM System ist die Möglichkeit zur atomaren
Auflösung der Messung auf oxidischen Oberflächen.
1. Atomare Auflösung der Messung
a. Messkopf
Der schwingungsisoliert aufgehängte Messkopf sollte über eine Grobpositionierung
und einen feinen Scanbereich verfügen. Die laterale Driftrate im thermischen
Gleichgewicht bei 6 K sollte 4 pm/min nicht überschreiten. Der Scanner sollte eine
möglichst hohe Eigenresonanz besitzen. Zusätzlich sollte die Probe im Messkopf über
mindestens 4 zusätzliche Kontakte kontaktierbar sein. Der Messkopf muss über einen
Heizer verfügen, der eine konstante Temperaturregelung auch oberhalb von He und N2
Temperatur gewährleistet. Ein schneller und einfacher Spitzenaustausch soll
gewährleistet werden.
b. SPM-Elektronik
Die Steuer- und Messelektronik muss auf atomar aufgelöste Aufnahmen angepasst
sein. Entsprechende Vorverstärkung und Tunnelstromverstärkung (bis 1mA) muss für
möglichst geringes Messrauschen und stromabhängige Messungen spezifiziert werden.
Auch eine rauschreduzierte Ansteuerung der Piezos mit entsprechender Verstärkung
ist unbedingt notwendig. Die Elektronik ist mit dem Upgrade auf Q-Plus AFM
auszustatten. Das externe Abnehmen von Spannungen (besonders des gemessenen
Tunnelstroms) und die Eingabe von eigenen Messroutinen sollte von der SPMElektronik
unterstützt werden.
c. Kryotechnik
Zur Verbesserung der Auflösung, also der Reduktion von thermischer Eigenbewegung und thermischem Drift, ist die Kühlung des gesamten Messkopfes und der Probe auf He-Temperatur notwendig. Zur effizienten Nutzung von flüssigem Helium (LHe) empfiehlt sich ein ein Badkryostat mit einem aktiv mit flüssigem Sticksoff (LN2) gekühlten Strahlungsschild.
Die Anforderungen an ein Kryostatsystem sind
i. Lange Standzeiten (>72 h) zur Reduzierung des thermischen Drifts
ii. Temperatursensor und -Anzeige
iii. Füllstandsmesser und -Anzeige
d. Dämpfung
Da der vorgesehene Stellplatz laut vorliegenden Schwingungsmessungen die „Nano E-F“ Kriterien nach VDI 2038 (2011) erfüllt, ist keine zusätzliche Dämpfung des Systems erforderlich.
2. Präparationskammer
a. Manipulator
i. Probensteckplätze
Der Manipulator sollte über mindestens 4 Probensteckplätze verfügen, die die folgenden Funktionen ermöglichen:
ii. Speicherung
Mindestens zwei Steckplätze zur Zwischenspeicherung werden benötigt.
iii. Heizen
Der Heizer darf nicht empfindlich gegenüber höheren Sauerstoffpartialdrücken (1x10-5 mbar) sein und muss Probentemperaturen bis 1100°C erreichen. Eine Verwendung von Molybdän in der Nähe des Heizers ist ausgeschlossen. Die Temperatur soll mit automatischen Rampen über ein Thermoelement in Probennähe gesteuert werden.
iv. Kühlung
Eine Kühlung der Probe mit N2 ist notwendig.
v. Temperatursensor
Die Probentemperatur soll mit einem Thermoelement direkt an der Probe abgenommen werden. Als Kontrollsystem soll ein Pyrometer dienen, welches durch ein geeignetes Sichtfenster auf die Probe gerichtet werden kann.
vi. Depositionsplatz
Ein Probenplatz zur fokussierten Abscheidung (geheizt) soll vorhanden sein. Alle elektrischen Kontakte sollen vor Beschichtung geschützt sein.
vii. Probenkontaktierung
Der Manipulator sollte über eine 4-Punkt Kontaktierung für die Probe verfügen, um die Leitfähigkeit der präparierten Proben in situ bestimmen zu können.
viii. Schattenmaske
Ein Probenplatz ist mit einer Vorrichtung zu versehen, welche eine Schattenmaske auf eine Probe absenken kann.
b. Ionenquelle
Integration einer vorhandenen Ionenquelle zur Präparation. Das Ar Gas soll vor der Verwendung zusätzlich gefiltert werden (Gasfilter).
c. Deposition
Die Präparationskammer soll über zwei E-Beam Evaporatoren inkl. Flussstrommonitor und Vorbereitungen für mind. 2 Effusionszellen, vorzugsweise in kompakter Bauweise (bspw. Dual-Evaporator) verfügen.
d. Restgasanalyse
Integration eines vorhandenen Massenspektrometers zur Restgasanalyse. Für „Temperature Programmed Desorption“ Experimente wird die Beweglichkeit in z-Richtung (samt Balgeinheit) sowie ein Probenaufsatz benötigt, um das Massenspektrometer sehr nahe an die Probe heranfahren zu können.
e. Elektronenquelle
Die Präparationskammer soll über eine Elektronenquelle bis 2 keV mit Rasterfunktion verfügen.
f. LEED/AES
Die Präparationskammer soll über eine Vorbereitung für ein LEED/AES-System verfügen.
g. RF Sauerstoff-Cracker-Zelle
Die Präparationskammer soll über eine RF- Sauerstoff-Cracker-Zelle verfügen.
h. Ventile
i. Leak Valve in der Präparationskammer mit Lineardurchführung und Rohr bis zur Probenoberfläche zum Aufbringen von Adsorbaten, inklusive Balg (z-shift) und Volumen- sowie Zeitkontrolle (Shutter).
ii. Leak Valve in der STM-Kammer mit Lineardurchführung und Rohr bis zur Probenoberfläche zum Aufbringen von Adsorbaten, inklusive Balg (z-shift) und Volumen- sowie Zeitkontrolle (Shutter).
iii. Separates Einlassventil an der Präparationskammer für den Gaseinlass im Druckbereich von 1x10-5 bis 1x10-9 mbar während des Temperns.
3. Zusätzliche Ausstattung in der STM-Kammer
a. Probenkarussell zur Lagerung von Spitzen und Proben mit mind. 8 Plätzen
b. Kamera mit Teleskopobjektiv Hochauflösende Kamera mit Teleskopobjektiv zur crashfreien Annäherung der Spitze und der Grobpositionierung der Messspitze auf der Probe.
4. Anlagenaufbau und Spezifikationen
a. Vakuumsystem: 3 Kammern
i. Ladekammer Mit Dock für Vakuum-Transferkammer am Loadlock
mit eingebauter Probenlagerung zum Transfer von mehreren Proben aus dem Vakuumkoffer in die Probenkammer mit nur einmaligem Anflanschen.
ii. Präparationskammer
iii. Messkammer
iv. Ausheiz-System für alle Kammern
b. Pumpen
i. Ladekammer Pumpe für Vorvakuum und Turbomolekularpumpe.
ii. Präparationskammer Pumpe für Vorvakuum und Turbomolekularpumpe mit Schieberventil zum Abschotten bei der Präparation. Ionengetterpumpe mit Ti Sublimationspumpe und Schieberventil zum Schutz vor Gasen bei höheren Partialdrücken.
iii. Messkammer Ionengetterpumpe mit Ti Sublimationspumpe und Schieberventil zum Schutz der Ionengetterpumpe vor Gasen bei höheren Partialdrücken.
iv. Spezifikation der Turbomolekularpumpen Eignung für die Nutzung in Sauerstoffpartialdrücken bis 1x10-5.
c. Probenhalter Die Probenhalter sollen dem Omicron-System entsprechen, um mit dem Transferkoffer und anderen Systemen kompatibel zu sein. Verschiedene Proben und Spitzenhalter (STM und Q-Plus) sowie eine Möglichkeit zur Spitzenpräparation sollten im Angebot enthalten sein.
d. Sensoren Sensoren zur Druckmessung sollen in allen Kammern vorhanden sein. Speziell in der Präparationskammer sollte der Messbereich von 1x10-3 bis UHV gewährleistet sein.
e. Gas Management Ein Gas-Management-System ist nötig für die Mischung und Kontrolle verschiedener Atmosphären (zwei Gase) während der Probenpräparation mit unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken. Ein Wasserverdampfer oder Gasbefeuchter muss eingeplant werden.
f. Ausschluss von Teflon und Kapton Zur Vermeidung von Verunreinigung sollte kein Teflon oder Kapton im erhitzten Bereich des Manipulators verwendet werden.
g. Einplanung vorhandener Bauteile Nach Möglichkeit sollen bei dem Kunden vorhandene Bauteile und Vakuumzubehör in das System integriert werden.
Deadline
Die Frist für den Eingang der Angebote war 2016-03-27.
Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2016-02-26.
Anbieter
Die folgenden Lieferanten werden in Vergabeentscheidungen oder anderen Beschaffungsunterlagen erwähnt:
Wer?
Wie?
Geschichte der Beschaffung
| Datum |
Dokument |
| 2016-02-26
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Auftragsbekanntmachung
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| 2016-08-12
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Bekanntmachung über vergebene Aufträge
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