Българска академия на науките

Институт по оптически материали и технологии
“Акад. Йордан Малиновски”

Специализирано оборудване, обособено в структурни единици

1. Лаборатория Електронна микроскопия

Предназначение:
Определяне на структурата, фазовия състав и повърхностната морфология на тънки слоеве, обемни и влакнести материали, прахови проби и др.

Оборудване:
• Уникален за страната сканиращ трансмисионен електронен микроскоп HR STEM JEOL JEM 2100 с висока разделителна способност. Работи с ускоряващо напрежение от 80 до 200 kV, има максимална разделителна способност 0.23 nm между две точки и 0.14 nm в решетка, максимално увеличение до 1,5 млн. пъти за конвенционална и 2 млн. пъти за сканираща трансмисионна електронна микроскопия. Има 5 основни режима на работа – светлополева и тъмнополева микроскопия, дифракция от избрана и от нано-размерна област и дифракция в сходящ сноп. Оборудван със CCD камера GATAN Orius 832 SC1000 за запис на изображенията в цифров формат.

• Апаратура GATAN за изтъняване на обемни образци, състояща се от ултразвуков нож (US Cutter model 601), полираща (Disk Grinder model 623), полираща и дълбаеща машина (Dimple Grinder model 656) и система за полиране с йонни снопове (PIPS II model 695);
• Приставка за подготовка на срезове за наблюдение в ТЕМ (Cross Section Kit model 601.07);
• Вакуумна инсталация за приготвяне на проби за наблюдение в СЕМ – разпрашване на въглерод и термично изпарение на метали BH 30;
• Вакуумна инсталация за разпрашване на въглерод и благородни метали и обработване на повърхности с тлеещ разряд Mini Sputter Coater SC7620.

Сканиращ електронен микроскоп SEM Philips 515, дигитализиран, с детектори за изображение с вторични електрони (SEI) ускоряващо напрежение 30 kV, увеличение 40 000x;

2. Лаборатория Рентгенов анализ

Предназначение:

определяне на атомната и молекулна структура на кристални образци - параметри на елементарната клетка, размери на кристалитите, текстура, количествен елементен анализ.

• Рентгенов дифрактометър "Philips 1710" с Cu-Kα излъчване и Bragg-Brentano фокусираща геометрия

Оборудване:

• Микро сонда SEM Philips 505/EDAX 9100 и SEM Philips525/EDAX 9900, ускоряващо напрежение 1- 30 kV и 5-30 кV, максимална раздели Philips 505/EDAX 9100 и Philips525/EDAX 9900телна способност за SEM 5 nm (при 30 kV, WD = 4,5 mm), най-нисък атомен номер за откриваем елемент 11 (Na);
• Вакуумна инсталация за приготвяне на пробите- JЕОL 4C вакуумен изпарител.

3. Лаборатория Фотолитография

Предназначение:

запис на дифракционни елементи в тънки слоеве, изготвяне на линейни скали и решетки с дължина до 1600 mm за инкрементни измервателни системи; кръгови енкодерни решетки и скали, дифракционни и киноформни оптични елементи репродукционни услуги; масово производство на графични изображения върху стъкло от оригинал на клиента; фотолитографско структуриране на различни слоеве: Cr, NiCr, Al, Si, SiO₂, Si₃N₄, Au, Pt, InSnO, AIN, стъкло.

Оборудване:

• боксове за обработка осигуряващи ламинарен поток на въздуха;
• установка за експониране и копиране;
• зони за проявяване и ецване;
• Центрофуга;
• магистрали за течаща вода, въздух и азот;
• оптични микроскопи – 2бр Amplival pol, 1- NU2 (Karl Zeiss, Jena).

Оборудване, разположено в експериментални лаборатории

1. Експериментална лаборатория Среди за холографски запис
Предназначение:
производство на монохроматични сребърно-халогенидни материали НР-650, подходящи за холографски запис в червената област на видимия спектър, както и панхроматични – НР-Р, азополимери за поляризационен холографски запис.

Оборудване:
• система за емулсифициране (създадена в ИОМТ);
• хоризонтален ламинарен бокс с вентилация;
• сушилен шкаф (до 250 °С);
• 2 бр. камини;
• електронна везна Metler Toledo-PB_L (точност ±0.0003г);
• монохроматор Specol TD-102;
• денситометър TD-504 (Macbeth);
• оптични микроскопи NU2, Ergaval (Karl Zeiss)- 2бр.;
• климатици.

2. Експериментална лаборатория Оптично охарактеризиране

Предназначение:
определяне на оптичните характеристики на тънки слоеве и многослойни системи -– измерване на спектрите на пропускане и отражение, определяне на коефициенти на пречупване и абсорбция, определяне на диелектричната функция на различни материали, получаване на информация за повърхностна грапавост, наличието на анизотропия в оптичните свойства, фазово разделяне и кристализация, получаване на триизмерно изображение на повърхността на образеца, измерване на флуоресценция и фосфоресценция.

Оборудване:
• Спектрофотометър Cary, компютизиран рефрактометър. Спектрофотометър Cary 5E- UV-VIS, с приставки за измерване на спектрите на пропускане и отражение при нормално падане на светлината в спектралната област от 190 до 3300 nm, приставка за измерване коефициента на отражение при падане на светлинния сноп под ъгъл в интервала 20˚-70˚ и приставка с оптични влакна за измерване на пропускане на образци с много големи размери.

• Спектроскопски фазовo модулиран елипсометър с променлив ъгъл UNIVESEL 2, Horiba JobinYvon
Спектрална област 190 – 2100 nm; Двойна монохроматорна система за UV-Vis обхват; Компютърно контролиран ъглов гониометър с ъглов интервал 35° - 90° със стъпка 0.01°, позволяващ спектроскопска елипсометрия с променящ се ъгъл (VASE); Компютърно контролиран 200mm x 200mm XYZ статив; Компютърно контролиран микропетно - избор на 8 различни по размер петна за анализ на различни по размери особености на пробите; Масичка за температурен контрол +600°C; Електрохимична клетка; Клетка за измерване на тънки филми в различна от околната атмосфера среда, DeltaPsi софтуер за контрол на системата, получаването на данни, моделиране на структурата на образеца, анализ на елипсометричните измервания, определяне на повърхностна граповост, интерфейсната област межди слоевете в многослойни системи, анизотропни слоеве и др.

• Спектрофлуориметър FluoroLog3-22, Horiba JobinYvon
Напълно автоматизирана модулна система, притежаваща най-висока чувствителност сред предлаганите на пазара, което позволява измерването на емисията на практически всякакъв тип образци, включително на много тънки слоеве с много слаба емисия, квантови точки, силно разсейващи образци като липиди, протеини и др.
Монохроматори с двойни дифракционни решетки в линиите на възбуждане и емисия с обхват 200-950nm; Ширина на пропускане при възбуждане и емисия 0-15nm, контролирана от компютър; Точност +/- 0.5nm; Скорост на сканиранре 150nm/s; Раман сигнал на водата min. 400.000 cps (EX=350nm, EM=397nm, BP=5 nm, интеграция=1s); сигнал/шум: S/N=10 000/1 (FSD); TCSPC модул за измерване на време на живот на флуоресценция с NanoLed импулсен източник (375 nm) с минимални измервани времена на живот 30 ps с PPD детектор; Интегрираща сфера за измерване на квантов добив на твърди и течни проби; Държач на твърди проби, Опция за наблюдение от лицевата страна с използване на въртящи се огледала, Дюар за течен азот.

• 3D оптичен профилометър Zeta-20, Zeta Instruments
Оптичен микроскоп, който осигурява триизмерно изображение на повърхността на образеца и може да изследва както образци с много ниско отражение, така и такива с голяма грапавост. Вертикална (Z) разделителна способност < 1 nm; Зрително поле от 0.006 mm² до 15 mm2; Увеличение 5x, 20х, 50 и 100x; Субмикронна латерална разделителна способност; Бързодействие <1 минута; Интегриран спектрален рефлектометър, позволяващ измерване на дебелината на многослоен стек или n & k стойностите, ако дебелината е известна (спектрален диапазон: 430-750 nm, диапазон от дебелини 30-50 000 nm)

• Оптичен анализатор на тънки филми F20, Filmetrics – определя дебелините и оптичните константи на тънки филми от диелектрици и полупроводници в спектралната област 380 -1050 nm на базата на измерена рефлексия; Oбхват на дебелини 10 nm - 70 μm; точност ±1 nm.

3. Експериментална лаборатория Атомно-силова микроскопия
Предназначение:
измервания с висока разделителна способност на топография на повърхности и топология на електрични, магнитни и пиезоелектрични свойства на изследваните обекти в газова или течна среда.

Оборудване:
Атомно силов микроскоп MFP-3D, Asylum Research, Oxford Instruments
XY скенер с 90 µm обсег на сканиране, и сензор с шум <0.5 nm, (ADev, 0.1 Hz-1 kHz ) при пълно сканиране, както за отворен, така и за затворен цикъл на работа, с напълно независими движения на осите за избягване на взаимното им влияние (crosstalk). Сканиране по Z, сензор с 15µm интервал, както за отворен, така и за затворен цикъл на работа с ниво на шум на сензора <0.25 nm при всички работни честоти;
Пълен комплект от различни режими на работа в течност и въздух: Контактен/LFM(латерален силов), неконтактен/AC режим, полуконтактен (Q-контрол, фаза, амплитуда) режим, електрична силова микроскопия (EFM), проводяща силова (c-AFM) и фотопроводяща (pc-AFM) микроскопия, микроскопия с Келвин сонда (KPFM), сканираща тунелна микроскопия (STM), магнитно силова микроскопия (MFM), пиезо-силова микроскопия (PFM), двойно честотен метод (Dual AC); двойно честотен метод с резонансно следене (DART), силова спектроскопия, силов обем, I-V спектроскопия с два различни обхвата на тока, нанолитография, наноманипулация,
Уредът е снабден и с херметизирана клетка за работа в течна среда или газова атмосфера; Охладител-нагревател от-15°С до +120°С; Вакуумен държач за образците.

4. Експериментална лаборатория Електрични измервания

Предназначение:
определяне на функционалните параметри на разработваните газови и биосензори, на слънчевите клетки.

Оборудване:
• Компютъризирана система за измерване на волт- амперните характеристики на тънки слоеве в широк обхват на стойности на ток – от 100 fA до 1A DC и напрежение от 10 nV до 100V DC с източник на напрежение - Keithley 230, и електрометър Keithley 617 и 2бр. метални сонди;
• Честотен анализатор на Advance Technology Ltd., Bulgaria ( 0.1 Hz-20 MHz), с входно съпротивление 1 МΩ/<100pF и програмно осигуряване за обработка на получените данни;
• климатична камара с регулируема относителна влажност и температура, конструирана в ИОМТ
• Слънчев симулатор SF150B, Sciencetech, клас АBA, 150 W Xe лампа, с модул за обръщане на лъча и въздушен филтър АМ 1.5G.

5. Експериментална лаборатория OLED

Предназначение:
Изработване на органичните светлоизлъчващи диоди и измерване на техните функционални характеристики.

Оборудване:
• Бокс за работа в инертна атмосфера UNIlab Plus Glove Box Workstation MB-200, MBRAUN с интегрирана в него камера за парно отлагане при висок вакуум (< 2x10-6 mbar). Боксът е снабден с газопречистваща система MB-20-G-W-V2A за затворена циркулация на инертния газ, включваща сензори за кислород и влага и филтрираща и регенерационна колони. Системата осигурява автоматичен контрол на работното налягане в бокса в граници от – 15 до +15 mbar, поддържа свръх-ниски (< 1 ppm) концентрации на О₂ и Н₂О в обема на инертния газ и има филтриращ капацитет 36 литра О₂ и 1300 грама Н₂О.
• Изработена в ИОМТ високовакуумна инсталация, позволяваща термично изпарение на поредица от различни органични материали и метален катод в един вакуумен цикъл;
• Измервателна компютъризирана система “OLED Monitor 1000”, разработена от Advanced Technologies Ltd., комбинираща “Hamamatsu фотодетектор” и “National Instruments Data Aqusition boards” в многоканална система за измерване на луминесценцията и волт/амперните характерисики на OLEDи. Софтуерът за визуализирането на данните на екрана на компютъра в реално време, е разработен на базата на програмна графична среда LabView.

6. Експериментална лаборатория Вакуумно отлагане на тънки слоеве

Предназначение:
вакуумно отлагане на микро- и нано-размерни слоеве от метали, оксиди, халкогениди, полимери и нискомолекулни органични полупроводници, на тънкослоен неорганичен фоторезист

Оборудване:
• високовакуумни инсталации, за термично, електронно лъчево изпарение, радиочестотно (RF) или постояннотоково (DC) разпрашване (RF генератор IS 2.5 мощност 2.5 kW при 13.56 МHz)– Leibold Heraeus А700Q, A 700Q-N и Z700 P2 с турбомолекулярни помпи за безмаслен вакуум, при налягане на остатъчните газове от порядъка на 10-3 Pa – 3бр.;
• високовакуумна инсталация за катодно разпрашване HZM-4;
• високовакуумна инсталация за термично, електронно лъчево изпарение и ионно (eлектрон циклотрон резонансен ECR източник с мощност 350 W при 2.45 GHz) асистирано изпарение Varian 3119 (с крио помпа за безмаслен вакуум);
• инсталация за плазмено стимулирано химично парно отлагане, GENUS 8720 (RF = 13.56 МHz) при налягане до 1 mТоrr;
• високовакуумни инсталации за термично изпарение УВН – 2бр.;
• високовакуумна инсталация за термично изпарение на Hochvacuum Dresden B.55.3-3 с компютърно управление, разработено в ИОМТ
• високовакуумни инсталации тип Leibold разработени в ИОМТ за термично отлагане на газови сензори и органични слънчеви елементи – 2бр.;
• магистрала за водно охлаждане на инсталациите, въздух и азот.

7. Експериментална лаборатория за CW лазери

Предназначение:
Запис на холографски оптични елементи, запис на информация, монохромни и многоцветни художествени холограми посредством CW лазери. Провеждане на интерферометрични измервания на пропускащи и отразяващи светлината обекти при натоварването им и при промяна на оптичните им характеристики в статичен и динамичен режим.

Оборудване:
• холографски стендове – 4 бр.;
• диодно напомпван твърдотелен лазер модел Verdi 12W, 532 nm на фирмата Coherent Inc.;
• газов лазер HeCd, 442 nm, Soliton – Kimmon;
• диодно напомпвани твърдотелни лазери Cobolt Calypso DPSS - 200 mW, 491 nm и Cobolt Zouk – 10mW, 355 nm;
• диодно напомпван твърдотелен лазер, 594 nm, 50mW;
• лазерна диодна система OBIS LX, 150mW, 488 nm, Coherent Inc;
• лазерна диодна система OBIS LS, 20mW, 514 nm, Coherent Inc.;
• диодни лазери в червената и инфрачервената област- 660 nm, 790 nm, 830 nm;
• монохроматична, цветна и високоскоростна CCD регистрираща система и CMOS камера;
• оптични и механични елементи за холографските интерферометрични експерименти;
• пространствен светлинен модулатор – SLM Holoeye 1080P;
• поляриметър – Thorlabs PAX57.

8. Експериментална лаборатория за оптичен запис

Предназначение:
Запис на оптични елементи, запис на информация, монохроматични и многоцветни художествени холограми.

Оборудване:
• диодно напомпан твърдотелен лазер: Verdi 2 - 532 nm с кохерентно излъчване;
• лазер с кохерентно излъчване (газов, дължина на вълната 633 nm, мощност 10 mW) - 1 бр.;
• некохерентни лазери с ниска мощност – 1 бр. с диодно-напомпване на 473 nm, мощност 15 mW и 1 бр. газов, 633 nm, мощност 2 mW-2 бр.;
• виброизолирани холографски стенд 1 бр.;
• многокамерна CCD регистрираща система и CMOS камера;

9. Експериментална лаборатория за импулсни лазери

Предназначение:
Запис на оптични елементи, запис на информация посредством импулсни лазери.

Оборудване:
• газов Ar лазер с непрекъсната генерация на дължини на вълната 476 nm, 488 nm и 514 nm;
• Nd:YAG импулсни лазери импулсен лазер B.M. Industries seria 5000 (? = 1064 nm) с приставка за генерация на хармончни 532, 355 и 246 nm. Честота на повторение 20 Hz и 10 Hz и продължителност на импулса 10 ns - 2бр.;
• oптичен параметричен осцилатор ОР 901 (B.M. Industries);
• измерители на енергия LEM 2020 (Spectrolas), RJ-7620 (Laser precision corp.) - 2 бр.;
• измерител на мощност Liconix 45PM;

10. Химическа лаборатория за „мокро” нанасяне на тънки слоеве

Предназначение:
нанасяне на тънки слоеве от неорганични и органични вещества от разтвор.

Оборудване:
• Апаратура за динамично и статично разсейване на светлина (DLS), Zetasizer Nano ZS, Malvern - Измерване на частици с размери от 0.3 nm (диаметър) до 10 µm ;Измерване на молекулно тегло в диапазона 106 до 980 Da; Измерване на Zeta потенциал в интервала от -500 mV до +500 mV;Снабдена с приставка за измерване на Zeta потенциал на твърди повърхности и вискозиметър ; Измерванията могат да се провеждат в широк температурен интервал от 0 до120°С;
• центрофуги WS-650 (Laurell Technologies) до 12000 об/мин, компютърно управление с двадесет 51 стъпкови програми или ръчен режим, вакуумен държач; Т32 (Janetzki) до 8000 об/мин, постоянно ускорение - 5 бр.;
• пещи (до 1200°С с контролен блок, обем -15 литра и до 400°С , обем 20 литра);
• камини - 3 бр.;
• вертикални и хоризонтални ламинарни боксове с вентилация - 7 бр.;
• оптични микроскопи Аmplival pol, Epival, Vertival (Karl Zeiss)- 3бр.;
• профилограф Talystep (Taylor Hobson,112/1037 M-S);