CONTATO & EQUIPE
E-mail da Instalação: sape@lnls.br
Coordenação: Wendell S. E. Silva
Tel.: +55 19 3512 1042
E-mail: wendell.silva@lnls.br
Clique aqui para mais informações sobre a equipe responsável por esta Instalação.
SAPÊ (Angle-resolved PhotoEmission) é uma linha de luz dedicada à experimentos de espectroscopia de fotoemissão resolvida em ângulo (ARPES), com alta resolução em energia e momento dos fotoelétrons, na faixa do ultravioleta de vácuo (VUV). Tais experimentos permitem a análise da estrutura eletrônica de materiais cristalinos e é uma ferramenta essencial para estudo de fronteira de novos materiais, com ênfase especial em materiais topológicos e materiais 2D.
A estação experimental da linha de luz é composta por um conjunto de câmaras em ultra-alto vácuo (UHV) por onde as amostras serão inseridas, manuseadas e preparadas antes dos experimentos de ARPES. O objetivo principal da linha SAPÊ é disponibilizar para a comunidade científica brasileira uma ferramenta capaz de sondar a estrutura eletrônica de novos materiais e desvendar fenômenos que podem surgir a partir dela.
A extração do UV é feita de um dipolo B2 e fornece um fluxo de fótons, na amostra, de até 1×1012 ph/s/100mA na energia de 40 eV e com “Resolving power” > 10.000 na energia de 10 eV. A faixa de energia de operação da linha está entre ~ 8 e 70 eV e o feixe micrométrico na câmara principal, permitirá a realização de experimentos ARPES com alta resolução em momento e energia em amostras com dimensões de ~20×20 μm2.
E-mail da Instalação: sape@lnls.br
Coordenação: Wendell S. E. Silva
Tel.: +55 19 3512 1042
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| Elemento | Tipo | Posição [m] | Descrição |
|---|---|---|---|
| Source | Bending Magnet | 0,0 | Dipole B2 0.56 T |
| M1 | Vertical Focusing Mirror | 10,60 | Silicon |
| M2 | Horizontal Focusing Mirror | 14,10 | Silicon |
| Grating | Monochromator | 22,22 | VLS PGM |
| M3 | Elliptical Mirror | 33,19 | Silicon |
| Parâmetro | Valor | Condição |
|---|---|---|
| Faixa de energia [eV] | 8 – 70 | VLS-PGM |
| Resolução de Energia (ΔE/E) | 10.000 | Seleção de fenda e cff do VLS-PGM |
| Fluxo de fótons [phs/s/100 mA] | 1×1012 | Seleção de fenda e cff do VLS-PGM |
| Tamanho do feixe [μm2] | 20×20 | Seleção de fenda e cff do VLS-PGM |
A estação experimental da linha SAPÊ é formada por um conjunto de 5 câmaras em ambiente de UHV. A câmara onde são realizados os experimentos ARPES é a câmara principal (MC); nela há um espectrômetro SPECS PHOIBOS 150 e um manipulador CARVING e um criostato. Há mais 4 câmaras formando um sistema anexo à MC, sendo um a delas a câmara de preparação de amostras (PC), que possui um manipulador com movimentação em 4 eixos e aquecimento até 1000K, criostato a N2L, uma ótica LEED, um canhão de íons e duas evaporadoras e-beam. Há mais duas câmaras, a câmara de transferência (TC) e a câmara de introdução (IC), que são responsáveis por manter o ambiente de UHV durante a transferência das amostras da PC para a MC e durante a inserção das amostras no sistema, que é feito pela câmara load lock (LL).
A estação experimental da linha SAPÊ é dedicada à experimentos ARPES de alta resolução. Na câmara principal será possível realizar medidas da estrutura de bandas de amostras micrométricas com alta resolução em momento e energia dos fotoelétrons. Essas medidas serão feitas após o feixe incidir na amostra fixada no manipulador e resfriada pelo criostato dentro da MC. O Manipulador possui 6 eixos de movimentação (3 rotações e 3 translações) que auxiliarão no alinhamento e varredura angular durante a aquisição de dados. Os fotoelétrons serão detectados no MCP do analisador instalado na MC, e o espectro de fotoemissão é enviado ao computador por uma câmera CCD SensiCam.
| Elemento | Parâmetro | Valor |
|---|---|---|
| Manipulador Carving | Movimentação
Resfriamento [K] |
6 eixos
~ 16 – 300 |
| Espectrômetro PHOIBOS 150 | Resolução ΔE [meV]
Resolução Δθ |
< 2
< 0.1° |
| Ambiente de amostra | Pressão [mbar] | < 6×10-11 |
| Amostras | Tipo
Dimensão [μm2] |
Monocristalina, não isolante
> 20×20 |
A PC é onde as amostras serão preparadas. Nela há um canhão de íons e aquecimento por e-beam no manipulador que permite limpeza de monocristais utilizando processo de sputtering-annealing. A cristalinidade do processo pode ser checada por uma ótica LEED instalada na câmara. O Manipulador além de 3 eixos de translação e 1 de rotação, também possui um criostato para resfriamento de amostras usando N2L para experimentos LEED quantitativos caso seja necessário. Nessa mesma câmara também é possível dosagem de materiais em substratos para crescimento de filmes ultrafinos e crescimento de monocamadas, que podem ser feitos usando uma das duas evaporadoras e-beam instaladas na câmara.
| Elemento | Parâmetro | Valor |
|---|---|---|
| Manipulador PREVAC | Movimentação
Aquecimento [K] Resfriamento [K] |
6 eixos
~ 300 – 1000 ~ 16 – 300 |
| Ótica LEED OCI-eletronics | Detector | MCP |
| Evaporadora Focus | e-beam EFM 3
e-beam EFM 3T |
Single
Triple |
| Ambiente de amostras | Pressão [mbar] | < 5×10-10 |
As amostras são inseridas no sistema pela “load lock”, que é bombeada da pressão atmosférica até a pressão de transferência. Então, as amostras são transferidas para um compartimento de armazenamento na câmara IC. Essa câmara possui ambiente UHV e um estágio de clivagem de amostras. As amostras podem ser transferidas para a TC após serem clivadas e então seguir para a MC ou elas passam da TC para a PC se for necessário preparação ou crescimento de algum material na superfície da amostra. A TC também possui um compartimento de armazenamento de amostras e como possui uma pressão melhor que a IC, de forma que preserva por mais tempo a preparação, pode ser usada para armazenar amostras já clivadas ou preparadas. Além disso, ela é essencial para transferência de amostras da PC para a MC.
| Câmara | Ambiente/Pressão | Função |
|---|---|---|
| LL | HV/ 10-7 -10-8 mbar | Inserção de amostras no sistema |
| IC | UHV/ < 5×10-9 mbar | Armazenamento e clive de amostras |
| TC | UHV/ < 5×10-10 mbar | Armazenamento e transferência de amostras |