Instalaciones de fabricación

Deposición de láser pulsado

Sistema PLD #1. Se utiliza principalmente para depositar materiales oxidados. Incluye torreta giratoria de 4 objetivos con motor paso a paso controlado por computadora para la deposición de capas múltiples, dos controladores de flujo másico, analizador de gas residual y calentador de sustrato controlado por PID capaz de alcanzar 800 °C en una atmósfera de O2.

Sistema PLD #2. Dedicado al crecimiento de semiconductores de nitruro. Cámara principal UHV con objetivos colocados horizontalmente, cámara de bloqueo de carga, fuente de haz de nitrógeno atómico de baja energía (craqueador RF N2, Mantis Deposition) para nitruración de películas en crecimiento, analizador de gases residuales, fuente de evaporación con mini cañón de electrones de 4 bolsillos (Oxford Applied Research ) y un calentador de muestras controlado por PID que alcanza más de 800 °C en vacío.

Deposición de láser pulsado

Sistema PLD #1. Se utiliza principalmente para depositar materiales oxidados. Incluye torreta giratoria de 4 objetivos con motor paso a paso controlado por computadora para la deposición de capas múltiples, dos controladores de flujo másico, analizador de gas residual y calentador de sustrato controlado por PID capaz de alcanzar 800 °C en una atmósfera de O2.

Sistema PLD #2. Dedicado al crecimiento de semiconductores de nitruro. Cámara principal UHV con objetivos colocados horizontalmente, cámara de bloqueo de carga, fuente de haz de nitrógeno atómico de baja energía (craqueador RF N2, Mantis Deposition) para nitruración de películas en crecimiento, analizador de gases residuales, fuente de evaporación con mini cañón de electrones de 4 bolsillos (Oxford Applied Research ) y un calentador de muestras controlado por PID que alcanza más de 800 °C en vacío.

Pulverización con magnetrón

Sistema de pulverización n.° 1: cámara UHV con una pistola de pulverización magnetrón (Angstrom Sciences, Onix-2) alimentada por un suministro de CC pulsada (Advanced Energy, Pinnacle Plus).

Un sistema de pulverización más pequeño alberga dos pistolas de magnetrón de CC de 2 pulgadas, un calentador de sustrato compatible con una atmósfera de oxígeno y alimentado por un controlador PID, una línea de gas con dos controladores de flujo másico (para el control de mezclas de gases en pulverización catódica reactiva) y una microbalanza de cuarzo vibratoria para monitorear el espesor de la película. Este sistema se utiliza principalmente como auxiliar para la deposición de películas metálicas para contactos eléctricos y fabricación relacionada.

Otras instalaciones de fabricación

Otras instalaciones de fabricación en nuestro laboratorio incluyen una recubridora giratoria, molinos de micronización y de bolas, prensa hidráulica y matrices de pellets, hornos programables y un enlazador híbrido Kulicke & Soffa Modelo 4526 (termocompresión/ultrasonido) capaz de unir alambres o cintas de oro o aluminio a muestras preparadas con almohadillas adhesivas adecuadas. Este último facilita la preparación de muestras para pruebas y producción de prototipos.

Difracción de rayos X

X-ray Diffraction: High-resolution XRD system (Bruker-AXS D8 Discover). This is a 4-circle diffractometer specially configured for thin film studies. The x-ray beam line includes a parabolic multilayer x-ray mirror for increased intensity and collimation. A 4-reflection Ge crystal (2-crystal, channel-cut) monochromator can be included in the input beam line for best resolution. The goniometer is a Huber 1/4-circle Eulerian cradle, giving the system 7 independent degrees of freedom (6 sample, 1 detector). 

All motions are through computer-controlled steppers, allowing 0.0001° (0.36 arc-sec) resolution for θ and detector angles. Sample tilt and rotation can be controlled through -3°≤ χ ≤ 94° (with 0.001° resolution), and 360° (with 0.002° resolution), respectively. At the exit beam, a 2-reflection Ge 022 channel-cut crystal analyzer can be included. Also available is an attachment for grazing-incidence reflectometry measurements.

Difracción de rayos X

Difracción de rayos X: Sistema XRD de alta resolución (Bruker-AXS D8 Discover). Se trata de un difractómetro de 4 círculos especialmente configurado para estudios de películas finas. La línea de haz de rayos X incluye un espejo de rayos X parabólico multicapa para mayor intensidad y colimación. Se puede incluir un monocromador de cristal Ge de 4 reflexiones (2 cristales, corte de canal) en la línea del haz de entrada para obtener la mejor resolución. El goniómetro es una cuna euleriana de 1/4 de círculo de Huber, que le da al sistema 7 grados de libertad independientes (6 muestras, 1 detector). Todos los movimientos se realizan a través de motores paso a paso controlados por computadora, lo que permite una resolución de 0,0001° (0,36 segundos de arco) para θ y los ángulos del detector. La inclinación y rotación de la muestra se pueden controlar a través de -3°≤ χ ≤ 94° (con resolución de 0,001°) y 360° (con resolución de 0,002°), respectivamente. En el haz de salida se puede incluir un analizador de cristal de corte de canal Ge 022 de 2 reflexiones. También está disponible un accesorio para mediciones de reflectometría de incidencia rasante.

Micro

AFM/STM

El microscopio AFM/STM Park Scientific Instruments, con escáneres de 100μm y 10μm, está disponible en nuestros laboratorios para observación y mediciones de la estructura de la superficie. Otros equipos de caracterización incluyen un microscopio Nikon con capacidad DIC, objetivos interferométricos y una cámara digital CCD refrigerada; un perfilómetro de lápiz Alpha-Step-100 para mediciones del espesor de la película.

Perfilómetro de superficie. El perfilómetro de lápiz Tencor Alpha-Step-100 está disponible para mediciones de rugosidad de superficies y espesor de película.

scopy

Microscopios ópticos

Otros equipos de caracterización incluyen un microscopio Nikon con capacidad DIC, objetivos interferométricos y una cámara digital CCD refrigerada; y microscopios Carl Zeiss equipados con objetivos interferométricos y sistemas de adquisición CCD para observación de materiales. Esto permite una inspección rápida, visual y con micrografías, de la calidad de la superficie de las películas depositadas.

Microscopy

AFM/STM

El microscopio AFM/STM Park Scientific Instruments, con escáneres de 100μm y 10μm, está disponible en nuestros laboratorios para observación y mediciones de la estructura de la superficie. Otros equipos de caracterización incluyen un microscopio Nikon con capacidad DIC, objetivos interferométricos y una cámara digital CCD refrigerada; un perfilómetro de lápiz Alpha-Step-100 para mediciones del espesor de la película.

Perfilómetro de superficie. El perfilómetro de lápiz Tencor Alpha-Step-100 está disponible para mediciones de rugosidad de superficies y espesor de película.

Microscopios ópticos

Otros equipos de caracterización incluyen un microscopio Nikon con capacidad DIC, objetivos interferométricos y una cámara digital CCD refrigerada; y microscopios Carl Zeiss equipados con objetivos interferométricos y sistemas de adquisición CCD para observación de materiales. Esto permite una inspección rápida, visual y con micrografías, de la calidad de la superficie de las películas depositadas.

Otras facilidades

La caracterización electrónica de materiales (resistividad de 4 puntos, efecto Hall, etc.) se puede realizar en nuestro laboratorio a temperaturas de hasta 10 K y campos magnéticos aplicados de más de 1 T. La configuración incluye fuente de corriente, nanovoltímetro, picoamperímetro y Hall de Keithley Instruments. tarjeta de efecto y sistema de interruptor, un electroimán enfriado por agua con separación de polos variable y fuente de alimentación de 75 amperios (asociados de GMW), un refrigerador He de ciclo cerrado (CTI), un criostato Displex (Advanced Research Systems) y un controlador de temperatura criogénico (Lake Shore Cryotronics ). Este aparato está completamente controlado por computadora bajo un código LabView desarrollado internamente. Un medidor LCR permite mediciones de permitividades dieléctricas en el rango de frecuencia de 10 Hz a 2 MHz (Quad Tech Modelo 7600). Para medir las propiedades piezoeléctricas de las películas disponemos de un interferómetro construido en casa con compensación electrónica y capacidad de resolución inferior a Angstrom. El elipsómetro Woollam de 44 longitudes de onda permite determinaciones de espesor e índice de refracción de películas delgadas o multicapas.

Electronic characterization of materials (4-point resistivity, Hall effect, etc.) can be performed in our laboratory at temperatures down to 10 K and applied magnetic fields over 1 T. The setup includes Keithley Instruments current source, nanovoltimeter, picoamperimeter, and Hall effect card and switch system, a water-cooled electromagnet with variable pole gap and 75 Amp power supply (GMW associates), a closed cycle He refrigerator (CTI), Displex cryostat (Advanced Research Systems), and cryogenic temperature controller (Lake Shore Cryotronics). 

Otras facilidades

This apparatus is completely computer-controlled under a house-developed LabView code. An LCR-meter allows measurements of dielectric permittivities in the frequency range from 10 Hz to 2 MHz (Quad Tech Model 7600). For measurement of piezoelectric properties of films we have a house-built electronically compensated interferometer capable of sub-Angstrom resolution. Woollam 44-wavelength ellipsometer allows determinations of thickness and refractive index of thin films or multilayers.