SPECS JT – STM

Se trata de un microscopio de efecto túnel (STM) con temperatura base de 1.2 K, equipado con campo magnético axial de 3 Tesla. En el LMA hemos implementado la modalidad de STM polarizado en espín para la obtención simultánea de mapas de momento magnético y topográficos con resolución atómica. El microscopio cuenta con cámaras anexas de ultra-alto-vacío (P<10-10 mbar) con accesorios para preparar cualquier tipo de superficie. En conjunto, cuenta con capacidad para alojar hasta 24 muestras/puntas, 7 evaporadores metálicos (2 de ellos dirigidos hacia la muestra en condiciones criogénicas) y 2 evaporadores de material orgánico.

Por sus características, la instalación permite realizar la mayor parte de caracterizaciones estándar mediante STM, pero está especialmente dedicada a la caracterización magnética y a la espectroscopia de alta resolución (0.08 meV), pudiéndolas combinar ambas con manipulación STM para la construcción de estructuras con precisión atómica. 

¿Qué usos tiene este equipo? 

Microscopia y espectroscopia de efecto túnel:

  • Caracterización estructural y electrónica con resolución atómica.
  • Caracterización estructural de alta resolución mediante puntas funcionalizadas con CO.
  • Caracterización de estructura de bandas en el espacio recíproco mediante patrones de interferencia de cuasipartículas

Medidas magnéticas:

  • STM polarizado en espín en modo corriente/atura constante.
  • Medida continua de contraste magnético en función del campo externo aplicado. Ciclos de histéresis y curvas de imanación de espines individuales.
  • Espectroscopia de excitaciones de baja energía tales como excitaciones inelásticas de espín y efecto Kondo.
  • Orden magnético no-colinear.

Especificaciones técnicas

Rango de temperaturas: 1.2 a 10 K

Campo magnético: 0 a 3 Tesla axial mediante bobina seca superconductora (máxima rampa 0.1 T/min)

Periodicidad de suministro de LHe: 100 horas

Periodicidad suministro LN2: 80 horas

Ruido topográfico en Z:  1-2 pm pico a pico; <500 fm/sqrt(Hz)

Intercambio in-situ de puntas.

Accesorios de preparación de muestras: 3 cañones de iones, 3 calentadores por bombardeo iónico (100-1300 ºC), un calentador-flash (2000 ºC en 25 segundos), difracción de electrones de baja energía y espectroscopía Auger (SPECS ErLEED 150), espectrómetro de masas (cuadrupolo) para detección de gases residuales, 7 válvulas de fugas para inyección controlada de gases, 1 SPECS EBE4 y 3 SPECS EBE1 para evaporación de metales, 2 estaciones de evaporadores orgánicos transportables en UHV, 1 celda de efusión de alta temperatura (CreaTEc).

Fig 1. The striped pattern corresponds to the antiferromagnetic spin spiral of Mn on W(110), as imaged with a Fe-coated W tip. Following the magnetic contrast as a function of the applied field, it is possible to retrieve single atom magnetization curves, as is the case of the tip apex magnetization shown in the bottom left graph. The red dots are spin resolved d orbitals of Co atoms with different magnetization directions.

Fig 2. Atomic scale memory consisting in a chain of 7 Co atoms built with the STM tip over a NaCl patch grown on top of Cu2N/Cu001. The left graph shows the associated low bias spectroscopy taken at 1.18 K with a modulation of 80 meV.

Fig 3. The middle panel shows the Fourier transform of the backscattering pattern of electrons in the topological surface state of Bi2Te3, taken at an energy slightly above the Dirac point (right panel shows the theoretical iso-energy slice of the Dirac cone). This scattering of the fully spin polarized topological current is enabled by the magnetic moment of individual Co atoms deposited on the surface.