Este equipo permite realizar mediciones de resistencia eléctrica de muestras conductoras en función de la temperatura y campo magnético. Cuenta con un crióstato Janis con un imán superconductor, que permite regular la temperatura entre 4 K y 300 K y alcanzar campos de ±9 T. La medición de transporte eléctrico se realiza con una fuente de corriente Keithley 220 y un nanovoltímetro HP 34420A. . Para mediciones de capacidad, se utiliza un puente de capacitancia de ultra precisión Andeen Hagerling 2500A 1kHz.

Este equipo permite realizar mediciones de resistencia eléctrica de muestras conductoras en función de la temperatura, campo magnético y ángulo del campo respecto de la muestra. Cuenta con un crióstato Janis SVT300 con ventanta óptica  que permite regular la temperatura entre 4 K y 300 K, y un electroimán que alcanza campos de ±1,2 T. Este equipo es particularmente útil si se desea tener un control fino del campo magnético a campos bajos. El electroimán está montado sobre una plataforma giratoria que rota manualmente con precisión de 1º. La medición de transporte eléctrico se realiza con una fuente de corriente de precisión Keithley 6220 y un multímetro HP34401A.

Nota: Actualmente y hasta nuevo aviso, el equipo funciona sólo entre 77 K y 300 K.

Este microscopio Magneto-Óptico de Efecto Kerr Polar (PMOKE) permite visualizar la estructura de dominios magnéticos en películas delgadas donde la magnetización se encuentra fuera del plano. Nos permite no solo estudiar la estructura estática de dominios magnéticos, sino también estimular el sistema con campo magnético o corriente eléctrica y observar su respuesta. Al igual que el magnetómetro Kerr, el principio de funcionamiento del microscopio está basado en el efecto Kerr Magneto Óptico. Este efecto produce un cambio en la polarización de un haz de luz al reflejarse en una superficie magnetizada.

Gracias a la característica modular de este microscopio es posible adaptarlo a distintas condiciones de trabajo. Por más que en la actualidad se encuentra montado sobre un banco óptico en la condición Polar para trabajar a temperatura ambiente, se podría cambiar a una configuración longitudinal, con campo y/o corriente a temperatura ambiente o baja temperatura.

Publicado en Microscopias Óptica

Este microscopio Magneto-Óptico de Efecto Kerr Polar (PMOKE) permite visualizar la estructura de dominios magnéticos en películas delgadas donde la magnetización se encuentra fuera del plano. Nos permite no solo estudiar la estructura estática de dominios magnéticos, sino también estimular el sistema con campo magnético o corriente eléctrica y observar su respuesta. Al igual que el magnetómetro Kerr, el principio de funcionamiento del microscopio está basado en el efecto Kerr Magneto Óptico. Este efecto produce un cambio en la polarización de un haz de luz al reflejarse en una superficie magnetizada.

Gracias a la característica modular de este microscopio es posible adaptarlo a distintas condiciones de trabajo. Por más que en la actualidad se encuentra montado sobre un banco óptico en la condición Polar para trabajar a temperatura ambiente, se podría cambiar a una configuración longitudinal, con campo y/o corriente a temperatura ambiente o baja temperatura.

En el Laboratorio de Resonancias Magnéticas del Centro Atómico Bariloche se dispone de un Microscopio de Barrido de Sonda capaz de operar en los modos Fuerza Atómica, Fuerza Magnética y Conductancia.

El microscopio fue adquirido a la empresa Veeco (actualmente Bruker) y es modelo Dimension 3100 con electrónica Nanoscope IV. Las características más importantes del equipo son:

  • Opera en aire y tiene una amplia zona de trabajo que permite medir muestras de varios cm de lado, o bien añadir instrumental adicional cercano a la zona de la muestra.
  • Para la obtención de imágenes topográficas puede usarse tanto en modo contacto como en contacto intermitente (tapping).
  • Pueden obtenerse imágenes en zonas de hasta 100 x 100 μm2 de video que permite recorrer la muestra hasta encontrar la zona que se desea estudiar.
  • Posee una resolución lateral de aproximadamente 20 nm (depende del tipo de punta que se utilice) y en altura puede medir escalones de menos de 1 nm.
  • Utilizando puntas magnéticas se obtienen imágenes del gradiente de fuerza vertical, a partir de las cuales es posible inferir la estructura de dominios magnéticos.

AFM CONDUCTOR

- Como microscopio de fuerza atómica conductor (CAFM), el AFM trabaja en modo contacto utilizando puntas conductoras. Se aplica una tensión eléctrica a la punta y se mide la corriente que circula entre la punta y la muestra. De esta manera, es posible realizar mapeos de conductividad y topografía de manera simultánea. Un amplificador permite medir corrientes en el rango de sub pA al nA (TUNA) y en el rango del nA al μA (CAFM). La resolución lateral típica es de 30 nm y permite caracterizar desde materiales aislantes, semicondutores hasta materiales metálicos.

Dentro de los modos existentes utilizando el CAFM, es posible realizar la caracterización de materiales piezoeléctricos, mediante lo que se conoce como PFM (piezoelectric force microscopy). En este modo el microscopio permite visualizar dominios ferreléctricos y medir la polarización eléctrica de estos materiales analizando la deformación que sufre la muestra al aplicarle un voltaje.

PROPIEDADES MECÁNICAS

- El microscopio cuenta con cantilevers especiales con punta de diamante que permiten realizar nanoindentaciones en las muestras y analizar las propiedades mecánicas de los sistemas a escala nanométrica. En este modo el microscopio mueve la punta en la dirección vertical (perpendicular a la superficie de la muestra) sin producirse un desplazamiento lateral de la misma. La punta penetra de manera controlada en la muestra y analizando las curvas de tensión-deformación es posible obtener parámetros como el módulo de Young y la dureza del material.

El sistema de detección del microscopio, mediante cuatro fotodiodos, permite analizar la deformación lateral de la punta (no solo la deformación vertical relacionada típicamente con la topografía). De esta manera es posible medir las propiedades de fricción de las muestras.

Extensiones del sistema.

  • Se han diseñado dos electroimanes para aplicar campo magnético de hasta 300 Oe en el plano de barrido o perpendicular a la superficie de la muestra.
  • Se dispone de una celda Peltier para realizar medidas por encima de temperatura ambiente.
  • El AFM cuenta con un módulo de señales externo que permite acceder en modo lectura y escritura a las señales de medición / control y movimiento del microscopio. El equipo cuenta además con un conversor digital - analógico y un lock-in, especialmente adaptados para personalizar la implementación de nuevas experiencias.

El microscopio fue adquirido a la empresa Veeco (actualmente Bruker) y es modelo Dimension 3100 con electrónica Nanoscope IV. Las características más importantes del equipo son:

  • Opera en aire y tiene una amplia zona de trabajo que permite medir muestras de varios cm de lado, o bien añadir instrumental adicional cercano a la zona de la muestra.
  • Para la obtención de imágenes topográficas puede usarse tanto en modo contacto como en contacto intermitente (tapping).
  • Pueden obtenerse imágenes en zonas de hasta 100 x 100 μm2 de video que permite recorrer la muestra hasta encontrar la zona que se desea estudiar.
  • Posee una resolución lateral de aproximadamente 20 nm (depende del tipo de punta que se utilice) y en altura puede medir escalones de menos de 1 nm.
  • Utilizando puntas magnéticas se obtienen imágenes del gradiente de fuerza vertical, a partir de las cuales es posible inferir la estructura de dominios magnéticos.

AFM CONDUCTOR

- Como microscopio de fuerza atómica conductor (CAFM), el AFM trabaja en modo contacto utilizando puntas conductoras. Se aplica una tensión eléctrica a la punta y se mide la corriente que circula entre la punta y la muestra. De esta manera, es posible realizar mapeos de conductividad y topografía de manera simultánea. Un amplificador permite medir corrientes en el rango de sub pA al nA (TUNA) y en el rango del nA al μA (CAFM). La resolución lateral típica es de 30 nm y permite caracterizar desde materiales aislantes, semicondutores hasta materiales metálicos.

Dentro de los modos existentes utilizando el CAFM, es posible realizar la caracterización de materiales piezoeléctricos, mediante lo que se conoce como PFM (piezoelectric force microscopy). En este modo el microscopio permite visualizar dominios ferreléctricos y medir la polarización eléctrica de estos materiales analizando la deformación que sufre la muestra al aplicarle un voltaje.

PROPIEDADES MECÁNICAS

- El microscopio cuenta con cantilevers especiales con punta de diamante que permiten realizar nanoindentaciones en las muestras y analizar las propiedades mecánicas de los sistemas a escala nanométrica. En este modo el microscopio mueve la punta en la dirección vertical (perpendicular a la superficie de la muestra) sin producirse un desplazamiento lateral de la misma. La punta penetra de manera controlada en la muestra y analizando las curvas de tensión-deformación es posible obtener parámetros como el módulo de Young y la dureza del material.

El sistema de detección del microscopio, mediante cuatro fotodiodos, permite analizar la deformación lateral de la punta (no solo la deformación vertical relacionada típicamente con la topografía). De esta manera es posible medir las propiedades de fricción de las muestras.

Extensiones del sistema.

  • Se han diseñado dos electroimanes para aplicar campo magnético de hasta 300 Oe en el plano de barrido o perpendicular a la superficie de la muestra.
  • Se dispone de una celda Peltier para realizar medidas por encima de temperatura ambiente.
  • El AFM cuenta con un módulo de señales externo que permite acceder en modo lectura y escritura a las señales de medición / control y movimiento del microscopio. El equipo cuenta además con un conversor digital - analógico y un lock-in, especialmente adaptados para personalizar la implementación de nuevas experiencias.

El microscopio fue adquirido a la empresa Veeco (actualmente Bruker) y es modelo Dimension 3100 con electrónica Nanoscope IV. Las características más importantes del equipo son:

  • Opera en aire y tiene una amplia zona de trabajo que permite medir muestras de varios cm de lado, o bien añadir instrumental adicional cercano a la zona de la muestra.
  • Para la obtención de imágenes topográficas puede usarse tanto en modo contacto como en contacto intermitente (tapping).
  • Pueden obtenerse imágenes en zonas de hasta 100 x 100 μm2 de video que permite recorrer la muestra hasta encontrar la zona que se desea estudiar.
  • Posee una resolución lateral de aproximadamente 20 nm (depende del tipo de punta que se utilice) y en altura puede medir escalones de menos de 1 nm.
  • Utilizando puntas magnéticas se obtienen imágenes del gradiente de fuerza vertical, a partir de las cuales es posible inferir la estructura de dominios magnéticos.

AFM CONDUCTOR

- Como microscopio de fuerza atómica conductor (CAFM), el AFM trabaja en modo contacto utilizando puntas conductoras. Se aplica una tensión eléctrica a la punta y se mide la corriente que circula entre la punta y la muestra. De esta manera, es posible realizar mapeos de conductividad y topografía de manera simultánea. Un amplificador permite medir corrientes en el rango de sub pA al nA (TUNA) y en el rango del nA al μA (CAFM). La resolución lateral típica es de 30 nm y permite caracterizar desde materiales aislantes, semicondutores hasta materiales metálicos.

Dentro de los modos existentes utilizando el CAFM, es posible realizar la caracterización de materiales piezoeléctricos, mediante lo que se conoce como PFM (piezoelectric force microscopy). En este modo el microscopio permite visualizar dominios ferreléctricos y medir la polarización eléctrica de estos materiales analizando la deformación que sufre la muestra al aplicarle un voltaje.

PROPIEDADES MECÁNICAS

- El microscopio cuenta con cantilevers especiales con punta de diamante que permiten realizar nanoindentaciones en las muestras y analizar las propiedades mecánicas de los sistemas a escala nanométrica. En este modo el microscopio mueve la punta en la dirección vertical (perpendicular a la superficie de la muestra) sin producirse un desplazamiento lateral de la misma. La punta penetra de manera controlada en la muestra y analizando las curvas de tensión-deformación es posible obtener parámetros como el módulo de Young y la dureza del material.

El sistema de detección del microscopio, mediante cuatro fotodiodos, permite analizar la deformación lateral de la punta (no solo la deformación vertical relacionada típicamente con la topografía). De esta manera es posible medir las propiedades de fricción de las muestras.

Extensiones del sistema.

  • Se han diseñado dos electroimanes para aplicar campo magnético de hasta 300 Oe en el plano de barrido o perpendicular a la superficie de la muestra.
  • Se dispone de una celda Peltier para realizar medidas por encima de temperatura ambiente.
  • El AFM cuenta con un módulo de señales externo que permite acceder en modo lectura y escritura a las señales de medición / control y movimiento del microscopio. El equipo cuenta además con un conversor digital - analógico y un lock-in, especialmente adaptados para personalizar la implementación de nuevas experiencias.

El nanomanipulador consta de una platina que opera dentro de la cámara de trabajo de un microscopio SEM con 4 pequeños brazos robóticos (basado en picomotores y actuadores) comandados alternativamente con un joystick. Se pueden acercar 4 puntas de prueba de tungsteno al objeto y moverlas con una precisión de 5 nm. El microscopio electrónico de barrido permite obtener la imagen del objeto y del trabajo realizado con las puntas simultáneamente y en tiempo real. A través de conectores pasantes se conecta un dispositivo de caracterización eléctrica Keithley SCS 4200 con resolución en el rango de fA y nV a 100mA, lo que permite medir resistencias hasta del orden de TΩ y tomar curvas I-V. Las puntas de tungsteno (de alrededor de 50nm en su extremo) permiten tocar y medir las propiedades eléctricas de la nanoestructura: nanotubo, esfera, barra, etc. Previamente a las puntas se le realiza un tratamiento para evitar la formación de una capa de óxido en su superficie y que éstas no adicionen una resistencia espuria de contacto.

TransporteelectricoRMNanomanipulador2

Se puede variar la temperatura de la muestra en el rango -500C a 1500C. Este equipo permite el estudio puntual de la contribución a la resistencia eléctrica de los bordes de granos, de nanoestructuras y de interfaces electrodo/material estudiar la existencia de barreras físicas (tipo Schottky o túnel) que originan fenómenos no lineales en la conducción eléctrica.

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