2010年6月30日 星期三

20100624-060828實驗室日誌

協助lab內小型MBE system測漏,並架設MBE controller
目前真空值3.4E-8。















MBE controller:







實驗室申設資料

1. 實驗室原物料:
Acetone: 2.5L
IPA: 2.5L

2. 實驗室儀器:




3. 實驗室配置圖:

2010年6月22日 星期二

20100621-0622實驗室日誌

這兩天協助莊博做了幾根STM tip,用意不是拿來掃圖,只是為了在sample上面刻些mark,以利於方便尋找加工或是掃圖的範圍。
莊博所使用的sample是在銅片上鍍上一層graphite thin,為了避免破壞graphite thin表面,因此選用的STM tip則不需要太尖,用以達到保護sample的用意。

利用兩圖來做個比較:
此圖為平常掃圖用的Tip形狀:
KOH:飽和,電壓:5V,時間大約3-5分鐘左右。














此圖為鈍化Tip的形狀:
KOH飽和,電壓12V,時間不到10秒 XD...

2010年6月18日 星期五

20100618實驗室日誌

小型MBE system於上午11點左右送達實驗室,總長度約3m,寬度約0.8m。暫時的位置先將MBE system擺放於門邊,另一邊的實驗桌往內移,人員都還能方便進出。之後的位置預計將會擺放與原本大型MBE平行的方向。目前實驗室內的桌子部分則不需要太大的位置更動。如下圖:

MBE system:














移動位置的實驗桌:

2010年6月15日 星期二

20100614-0615實驗室日誌

1. 修改Tip專利書面資料 & 專利零件圖
2. 清大lab通知因儀器維修,預計2.3天內會修復好
3. 暫時先將attocube systems 關機
4. 預計0617(四)MBE system送達lab
5. 搬移桌子以方便調整MBE system的位置
6. 聯絡Eco得知scanner已於0614(一)寄出,目前已送達德國原廠中
7. clean lab

2010年6月10日 星期四

20100610實驗室日誌

1. 繼續完成STM Tip專利的書面文件
2. 預計下星期到清大lab學習一些關於UHV的系統
3. 清理lab

20100609實驗室日誌

由於目前RCAS同仁對於實驗的裝置有新的構思
所以暫時insert送往台北南港中研院用於實體觀察討論,預計下星期會送回新竹
此為包裝運送前所拍下的insert與各零件圖
insert:
house:
 connect:
STM head:

2010年6月8日 星期二

20100608 meeting 紀錄

group meeting內容:
小安 - STM Tip專利零件圖
榮君 - STM head 設計繪製圖
文斌 - 未準備
*張博德國參訪預定行程: 6/12(六) ~ 7/27(二)

20100607-0608實驗室日誌

進行了兩天cooling的training
參與training的人員有: 小安、榮君、文斌
過程中雖然有些小小的trouble(搞錯孔= =),不過也藉此學習到一些重要的經驗,

cooling的準備動作整理如下:
1. 先將He氣體通入cryostat,用已排出cryostat內部雜質氣體。
2. 再將液氮桶用管子連接至cryostat,開啟liquid valve將cryostat裝滿液氮。


insert的部分:
1. 將He氣體利用閥門微調通入insert,壓力值10mbar。
2. 利用吊車與繩索慢慢將insert放入cryostat,當insert接觸液氮時,He氣體會從通孔噴出,此時可以放慢insert下降的速度,直至insert完全進入cryostat。
3. 將insert固定valve鎖緊。

結束cooling:
1. 將insert固定valve鬆開,慢慢取出insert (切記戴上防凍手套)。
2. 等待insert回溫至室溫。

2010年6月4日 星期五

20100604實驗室日誌

1. 原訂6/4 文斌training,因有事不克前來
2. 排定6/7 & 6/8 兩天進行cooling的訓練課程
3. pumping維持4天,真空度達到1.3 E-5
4. 繪製Tip專利各個零件圖
5. 清理lab

2010年6月3日 星期四

20100603實驗室日誌

1. 上午代理商歐美加將損壞的scanner包裝並帶回台北處理,預計這幾天會寄回原廠德國。
2. 原定於6/3(四)文斌的training,因文斌有事不克前來,training取消。
3. 下午5點meeting,內容關於insert設計,會議成員: 張博、小安、文斌。

Core facility – low-temperature, high magnetic scanning probe microscopy

The Scanning Probe Microscope Laboratory is one of the cardinal facilities in RCAS. In order to enhance the coopration with NCTU, the SPM laboratory was built in Tin Ka Ping Photonics Center of NCTU. There are two members, an assistant research technical staff and an research assistant in the laboratory. Welcome all the colleagues of RCAS and all of the NCTU professors and studentsto visit and use our laboratory.

Shih-Hsin Chang
(Assistant Research Technical Staff)Experience:
*2007-2009 Scientific staff, Institute of Applied Physics, University of Hamburg, Germany
*2003-2007 Postdoctoral Fellowship, Institute of Physic Academia Sinica, Taiwan


An-Chun Liu
Research Assistant
Experience:
* Chung Hua University Mechanical Engineering
* 2007-2009 Industrial TechnologyResearchInstitute Materrial and Chemical Research Laboratories
          





Core facility – low-temperature, high magnetic scanning probe microscopy

After its birth in 1982 by G. Binnig and H. Rohrer (Nobel prize in physics, 1986 [1]), scanning probe microscopy (SPM), especially scanning tunneling microscopy/spectroscopy (STM/STS) is among the most important experimental tools in the study of surfaces at the nanoscale. SPM can not only image geometric structures but also unveil electronic structures of atoms, molecules, and nanostructures on surfaces with an atomic resolution [2]. With the help of lateral atom and molecule manipulation by the scan tip, artificial nanostructures can be formed and investigated [3].

In order to strengthen our research competitiveness, Research Center for Applied Sciences (RCAS) purchased a SPM system from attocube (http://www.attocube.com/) in autumn of 2009. Now the system is located on 101 Tien’s photonic building in National Chiao Tung University (our Hsinchu branch) and ready to serve. The system includes an insert, a cryostat, and controllers (Fig. 1), and has three scan modes: STM, atomic force microscope (AFM, both contact and noncontact modes), and tuning fork AFM. Samples from metals (AFM/STM), semiconductors (AFM/STM), to insulators (AFM) can be investigated.


Figure 2 shows the details of the insert. Samples can be moved in x (± 2.5 mm), y (± 2.5 mm), and z (~ 5 mm) directions with three independent positioners. Above these positioners is the scanner (x, y, and z) where we mount sample holders. With liquid helium (LHe) or liquid nitrogen (LN2), samples can be cooled from room temperature down to about 4 K (or 78 K) and an out-of-plane magnetic field up to 9 Tesla generated by a superconducting magnet can be applied if needed. Temperature-dependent measurements (4 K-RT) can also be carried out. In addition, the system has an additional fiber inside the insert. With a proper mounting of the fiber and analyzers, shining light on samples or collecting light eliminated from nanostructures is achievable.


In summary, this is a state-of-the-art system and, most importantly, it remains flexibility for other measurements and applications. Let’s the system help you to discover the frontiers of nanosciences.

References:
[1] G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982); Phys. Rev. Lett. 50, 120 (1983).
[2] W.B. Su, S.H. Chang, W.B. Jian, C.S. Chang, L.J. Chen, and T.T. Tsong, Phys. Rev. Lett. 86, 5116 (2001); S.H. Chang, W.B. Su, W.B. Jian, C.S. Chang, L.J. Chen, and T.T. Tsong, Phys. Rev. B 65, 245401 (2002); I.-S. Hwang, S.-H. Chang, C.-K. Fang, L.-J. Chen, and T.T. Tsong, Phys. Rev. Lett. 93, 106101 (2004); Phys. Rev. Lett. 94, 045505 (2005); S.-H. Chang, I.-S. Hwang, C.-K. Fang, and T.T. Tsong, Phys. Rev. B 77, 155421 (2008); A. Scarfato, S.-H. Chang, S. Kuck, J. Brede, G. Hoffmann, and R. Wiesendanger, Surf. Sci. 602, 677 (2008); S.-H. Chang, S. Kuck, J. Brede, L. Lichtenstein, G. Hoffmann, and R. Wiesendanger, Phys. Rev. B 78, 233409 (2008); J. Brede, M. Linares, S. Kuck, J. Schwöbel, A. Scarfato, S.-H. Chang, G. Hoffmann, R. Wiesendanger, R. Lensen, P.H.J. Kouwer, J. Hoogboom, A.E. Rowan, M. Bröring, M. Funk, S. Stafström, F. Zerbetto, and R. Lazzaroni, Nanotechnology, 20, 275602 (2009); S. Kuck, S.-H. Chang, J.-P. Klöckner, M.H. Prosenc, G. Hoffmann, R. Wiesendanger, ChemPhysChem, 10, 2008 (2009).
[3] J.A. Stroscio and D.M. Eigler, Science 254 1319 (1991); S.-W. Hla, K.-F. Braun, B. Wassermann, K.-H. Rieder, Phys. Rev. Lett. 93, 208302 (2004); V. Iancu, A. Deshpande, and S.-W. Hla, Phys. Rev. Lett. 97, 266603 (2006).

Figure caption:
Fig. 1: An attocube low-temperature, high-magnetic scanning probe microscope system.
Fig. 2: A close-up picture of the insert.


       

中央研究院應用科學中心核心設施-低溫高磁場掃瞄探針顯微儀

掃瞄探針顯微儀實驗室(Scanning Probe Microscope Laboratory, SPM lab)是中央研究院應用科學中心轄下核心設施實驗室之一。為加強應科中心與國立交通大學光電系之合作,實驗室設置於交大光電系田家炳光電大樓共同實驗室(101室)。實驗室目前有兩位工作同仁,一位研究助技師與一位研究助理。歡迎應科中心同仁與交大光電師生參觀與使用。

張仕欣  Shih-Hsin Chang
研究助技師  Assistant Research Technical Staff
經歷:
* 2007-2009 Scientific staff, Institute of Applied Physics, University of Hamburg, Germany
* 2003-2007 Postdoctoral Fellowship, Institute of Physics, Academia Sinica, Taiwan



             劉安鈞 An-Chun Liu
             研究助理  Research Assistant
             經歷:
             * 中華大學機械航太工程研究所
             * 2007-2009工業技術研究院材化所






中央研究院應用科學中心核心設施-低溫高磁場掃瞄探針顯微儀

掃瞄探針顯微儀,尤其是掃瞄穿隧顯微儀以及掃瞄穿隧能譜,自從1982年由位於瑞士蘇黎世的IBM兩位科學家G. Binnig以及H. Rohrer(1986年諾貝爾物理獎得主 [1])發明之後,已經成為研究表面奈米科學最重要的利器。掃瞄探針顯微儀不但可以獲得表面形貌資訊,更重要的是結合掃瞄穿隧能譜,還可以揭露原子、分子與奈米結構在表面上的電子結構 [2]。結合精準定位的掃瞄探針與原子以及分子操縱術,科學家更可以研究人造奈米結構的物理特性 [3]。

為了加強中心的競爭力,中央研究院應用科學中心(簡稱應科中心)於2008年底決定購買由德國attocube公司(http://www.attocube.com/)製造之掃瞄探針顯微儀。整組系統並於2009年10月完成安裝與測試。此系統目前放置在應科中心位於新竹之光電小組與國立交通大學光電下之共同實驗室(田家炳光電大樓101)。經過安裝與測試,系統已經開放給中心與交大光電研究人員使用(請參閱管理辦法)。整組系統(參照圖一)包含一根插入棒(insert)、一個致冷器(cryostat)以及一套控制器;其操作模式共有三種:掃瞄穿隧顯微模式(STM)、原子力顯微模式(AFM,接觸與非接觸)以及音叉式原子力顯微模式(Tuning fork AFM)。掃瞄試片總類相當廣,包含金屬、半導體乃至於絕緣體。


圖二顯示此系統的核心之處-掃瞄模組。試片可以經由三組各自獨立的步進器(positioner)移動掃瞄位置;移動距離在平面兩軸(x與y)均為正負2.5 mm,垂直軸(z)為5mm。在三軸步進器上方為掃瞄裝置(scanner),其最大掃瞄範圍在室溫為40×40μm2,在低溫(4 K)則為9×9μm2。藉由液態氦(或液態氮)冷卻,試片溫度可以降到4 K(或78 K)。配合一內建加熱器,試片溫度(掃瞄溫度)可以調控。另外,此系統在致冷器內還內建一超導磁鐵,磁場強度在垂直試片方向(z)最高可達到9特斯拉。除了系統原有的掃瞄模式之外,搭配適當的光纖與分析儀器,系統也可以量測試片因受光激發後之反應或收集與分析奈米結構因受光或電激發所發出之光子。


結語:由上面的簡介可以得知,此核心設施是一部相當先進的設備。更重要的是系統預留有將來在其它量測或運用上的彈性與空間。希望此設備可以幫助中心研究人員去發現與開拓奈米科學的疆域。

參考資料:
[1] G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, and E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982); Phys. Rev. Lett. 50, 120 (1983).

[2] W.B. Su, S.H. Chang, W.B. Jian, C.S. Chang, L.J. Chen, and T.T. Tsong, Phys. Rev. Lett. 86, 5116 (2001); S.H. Chang, W.B. Su, W.B. Jian, C.S. Chang, L.J. Chen, and T.T. Tsong, Phys. Rev. B 65, 245401 (2002); I.-S. Hwang, S.-H. Chang, C.-K. Fang, L.-J. Chen, and T.T. Tsong, Phys. Rev. Lett. 93, 106101 (2004); Phys. Rev. Lett. 94, 045505 (2005); S.-H. Chang, I.-S. Hwang, C.-K. Fang, and T.T. Tsong, Phys. Rev. B 77, 155421 (2008); A. Scarfato, S.-H. Chang, S. Kuck, J. Brede, G. Hoffmann, and R. Wiesendanger, Surf. Sci. 602, 677 (2008); S.-H. Chang, S. Kuck, J. Brede, L. Lichtenstein, G. Hoffmann, and R. Wiesendanger, Phys. Rev. B 78, 233409 (2008); J. Brede, M. Linares, S. Kuck, J. Schwöbel, A. Scarfato, S.-H. Chang, G. Hoffmann, R. Wiesendanger, R. Lensen, P.H.J. Kouwer, J. Hoogboom, A.E. Rowan, M. Bröring, M. Funk, S. Stafström, F. Zerbetto, and R. Lazzaroni, Nanotechnology, 20, 275602 (2009); S. Kuck, S.-H. Chang, J.-P. Klöckner, M.H. Prosenc, G. Hoffmann, R. Wiesendanger, ChemPhysChem, 10, 2008 (2009).

[3] J.A. Stroscio and D.M. Eigler, Science 254 1319 (1991); S.-W. Hla, K.-F. Braun, B. Wassermann, K.-H. Rieder, Phys. Rev. Lett. 93, 208302 (2004); V. Iancu, A. Deshpande, and S.-W. Hla, Phys. Rev. Lett. 97, 266603 (2006).

Figure caption:
Fig. 1: An attocube low-temperature, high-magnetic scanning probe microscope system.
Fig. 2: A close-up picture of the insert.

公告-田家炳大樓101室共同實驗室管理辦法

光電科技專題共同實驗室(以下簡稱為本實驗室)管理辦法,係以中央研究院應用科學研究中心(以下簡稱為RCAS)之安全衛生政策與規章為準則,考量本實驗室之特殊性及多元性加以衍生定義之,旨在確保進入本實驗室內人員之人身安全與本實驗室內資源之最佳化利用;以下內容所提之相關實驗規定與使用細則,由本實驗室相關管理人員依所屬權責制定並公佈之。共用儀器僅限張仕欣老師的SPM,林時彥老師的MBE及湯朝暉老師的AFM(但MT200非共同儀器)。

第一條 實驗室開放範圍
1. 本實驗室除開放給RCAS員工操作或服務外,另開放1/3時段(上班時間)給已通過資格審定之交大光電系師生使用(包含委託管理者服務)。
2. 使用時段採預約制。欲使用之人員必須在至少一個月之前對各系統聯絡人(*)提出申請。經與管理者討論後,方能進行實驗。

第二條 使用人員權限
1. 本實驗室依個別核心設施特性不同,將使用人員權限分為一、二兩級。
2. 第一級權限包含系統維護、系統操作、系統訓練教育、夜間/假日操作以及協助其他需要使用該系統之相關人員操作。
3. 第二級權限僅限於系統操作。如需在特殊時段進行實驗,則必須至少要有一位第一級權限之人員全程參與。
4. 開放之權限,由該系統管理者依實際情況斟酌決定。

第三條 人員管理
1. 本實驗室僅開放給RCAS員工與交大光電系但需經RCAS認可之學生與相關人士使用。
2. 欲進入本實驗室使用設備或進行實驗者,需先通過RCAS之工安相關規定,再經過本實驗室訓練合格取得相關權限後,始得進入本實驗室進行實驗。實驗室訓練課程由各核心設施管理者訂定之。
3. 取得本實驗室使用資格後之人員,日後進入本實驗室,須嚴格遵守本實驗室所有規定,並聽從管理人員之指導,切勿擅自使用任何實驗設備,違者將交由實驗室負責人或工安人員依情節輕重進行量處。

第四條 收費標準
1. 操作或委託管理者服務期間,其所需耗材之費用或處理試片相關工具由提出操作之實驗室負責。
2. 如委託管理者代為操作,則再酌收操作費用,每小時新台幣一千五百元。
3. 付款方式由委託實驗室與管理者雙方協商,原則以耗材方式報出。
4. 如為雙方合作所委託之操作,則免付操作費用。

第五條 工安管理
1. 進入本實驗室進行實驗之人員務必穿著防護衣物或器具並配戴識別證。
2. 從事實驗之人員必須先將所欲進行的實驗內容交付本實驗室負責人,經許可後始得進行相關實驗。
3. 凡攜帶樣品、藥品、氣體或實驗設備進入本實驗室前,須先通知本實驗室負責人員,並填寫相關表單和檢附相關證明文件,交予本實驗室負責人員檢閱後始得進入,並依管理人員指示擺放至適當地點或處置;未經許可,不得任意攜出本實驗室之物品。
4. 請依標準操作程序使用本實驗室設備並詳實登記使用狀況。
5. 任何危害物,須依RCAS規定標示與存放。
6. 有任何與實驗相關之健康問題需立即通知管理員與實驗室負責人。
7. 本實驗室為P1級,嚴禁攜入任何BSL1以外之感染性物品。凡攜帶生物樣品進入本實驗室前,須先通知本實驗室負責人員,並填寫相關表單和檢附相關證明文件,交予本實驗室負責人員檢閱後始得攜入,依管理人員指示標示感染性物質警告標誌,並擺放至適當地點或處置。
8. 凡於實驗進行中所產生之任何廢棄物,都須依RCAS廢棄物處理規定辦理。受生物病原體污染之物品,應妥為儲存,並加警告標示。使用防止洩漏之容器盛裝儲存。此類廢棄物應予以消毒、殺菌等適當處理。
9. 尖銳物品與廢棄物須依管理員指定安全容器存放
10. 使用高壓破菌機請穿戴N95口罩與相關防護衣。
11. 如發現實驗室有任何異常狀況發生,應立即通知本實驗室管理人員與負責人,並詳實填寫紀錄原因及過程。

第六條 資源管理
1. 所有本實驗室之資源由相關管理人員依權限管理,使用者未經實驗室負責人同意,不得擅自使用非自行購買之物品進行實驗。
2. 所有本實驗室之使用者於使用藥品或實驗設備時,均需依本實驗室相關規定填寫相關紀錄表單。
3. 所有本實驗室之使用者須於使用完畢後清理所使用過之儀器與設備,並歸定位,以維持良好之作業環境。
4. 所有員工或學生於離職或畢業時,需告知本實驗室管理人,並於離職或畢業前清除個人使用之藥品與相關實驗設備。
5. 所有本實驗室之使用者對於本實驗室之所有資源不得任意浪費或毀損,若有浪費或毀損之不當情節發生,違者將進行懲處或要求賠償。

(*)各系統聯絡人:
SPM實驗室:劉安鈞先生(lajryah@gate.sinica.edu.tw)
MBE實驗室:陳書涵博士(athuda@gate.sinica.edu.tw)
AFM實驗室:柯賢貞小姐(chsienchenko@gmail.com)


所有進入本實驗室之人員皆須遵守以上所有規定,違者將依RCAS有關規定,及實際發生事件之情節輕重,進行懲處;已通過審核者需遵守未來任何增修條文之公告。

2010年6月2日 星期三

20100601實驗室日誌

1. 採買實驗室清潔用品與實驗耗材
2. pump更換,原廠更換了一台"維修過的pump",卻不是直接換新的 = =
(原來這就是"保固"的幌子)
3. Solid Works加入新夥伴 - 榮君,繼續我們一整個下午的討論跟練習

公告-SPM system 已送回原廠維修

Dear all:

本實驗室SPM system由於positioner內部電線脫落,原訂於6/12將送回德國原廠送修,但於昨日發現scanner piezo有損壞的情況,所以目前計畫提前送修,維修的時間預計是3個月,欲安排實驗的同仁們可能暫時無法以此套系統進行實驗,原本排定的實驗時間也將延期,請見諒。