Kontakt

Porträt Dr. Klingner, Nico; FWIZ-N

Dr. Nico Klingner

Focused Ion Beams (FIB) including SEM, LMAIS, GFIS (HIM) and ECR Plasma
n.klingnerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2524
+49 351 260 3676

Porträt Dr. Bischoff, Lothar; FWIZ-N

Dr. Lothar Bischoff

Nano­struk­turen durch fokussierte Elek­tronen­ und Ionen
Legie­rungs­-Flüssigmetall-Ionen­quellen
Ionen­induzierte Nano­struk­turen
l.bischoffAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2866
+49 351 260 2963

Einleitung

Fein fokussierte Ionenstrahlen (Focused Ion Beam FIB) sind ein sehr nützliches Werkzeug in der Mikro- und Nanotechnologie sowie in der Analytik. Charakteristische Eigenschaften sind der Nanometer-Strahldurchmesser, der Energiebereich zwischen einigen eV und 200 keV, eine hohe Stromdichte sowie eine große Vielfalt an verfügbaren Ionen. In kommerziellen FIB Systemen werden üblicherweise Ga Flüssigmetall-Ionenquellen (LMIS) und in einigen Fällen auch Flüssigmetall-Legierungs-Ionenquellen (LMAIS) eingesetzt. FIB-Anlagen gestatten es, Strukturen beliebiger Form bis in den Nanometerbereich hinein zu erzeugen.

Beladen einer Flüssig-Metalllegie­rungs­-Ionen­quelle mit flüssiger Gold-Silizium Legie­rung

Emissionstest einer Gold-Silizium Flüssig-Metalllegie­rungs­-Ionen­quelle

Herstellung

Foto: Periodic Table of Elements available for focused ion beams ©Copyright: Dr. Nico Klingner

Periodensystem der Elemente nach Verfügbarkeit in Ionenfeinstrahlanlagen

Das Ionenfeinstrahllabor im Institut verfügt über Ausrüstungen und umfangreiche Erfahrungen zur Entwicklung und Herstellung von LMAIS vom Haarnadeltyp für unterschiedliche Quellenmaterialien wie beispielsweise:

Au73Ge27, Au82Si18, Ce80C20, Co36Nd64, Er69Ni31, Sn74Pb26, In14Ga86, Ga38Bi62, Ga35Bi60Li5 sowie viele andere Quellen auf Anfrage ...

Test und Charakterisierung

Für den Test und zur Charakterisierung der Quellen werden folgende Parameter bestimmt:

  • Strom-Spannungs-Charakteristik, Emissionsstabilität, Lebensdauer und Emitter-Temperaturverhalten, Langzeitstabilität.
  • Massenspektren
  • Winkelverteilung und Winkelintensität mittels eines rotierenden Faradayzylinders.
  • Ionenenergieverteilung sowie Energieverschiebung jeder emittierten Komponente der Quelle durch einen Massenfilter und einen Gegenfeldanalysator.

Instrumentation

  • Carl Zeiss NVision 40 CrossBeam Ga-FIB für Standardanwendungen wie Ionenstrahllithografie und TEM-Lamellen-Zielpräparation
  • 2x Orsay Physics CANION Z31Mplus massen-separierte FIBs (semi-kommerziell), der mit Hilfe von selbstentwickelten Ionenquellen verschiedenste Ionenspezies bereitstellen kann, für dedizierte Forschungsthemen
  • Carl Zeiss ORION NanoFab & 2x Carl Zeiss ORION Plus Helium Ion Microscope He/Ne-FIB
  • Hitachi Ion Milling System ArBlade 5000 zur Erstellung von Ionenpolierten Probenquerschnitten, 500µA of 10 keV Ar, Abtragraten > 1 mm / h
  • Leica EM TXP Zielpräzisionsinstrument zur Probenvorbereitung zum Fräsen, Sägen, Schleifen und Polieren von Proben mit integriertem Stereomikroskop

Aktuelle Projekte

Gallium Oxide Fabrication with Ion Beams GoFIB (05/2022 – 05/2025)

GoFIB (Reference Number: project9659),   press release

Gallium oxide is a novel ultra-wide band gap material, and the rationale is that its thin film fabrication technology is immature. In particular, the metastability conditions are difficult to control during sequential deposition of different polymorphs with existing techniques. However, the polymorphism may turn into a significant advantage if one can gain control over the polymorph multilayer and nanostructure design. Our objective is to develop a method for the controllable solid state polymorph conversion of gallium oxide assisted by ion irradiation, capitalizing on encouraging preliminary data. This fabrication method may pave the way for several potential applications (e.g. in power electronics, optoelectronics, thermoelectricity, batteries) and we will test the corresponding functionalities during the project. Thus, we envisage multiple positive impacts and potential benefits across a wide range of stakeholders.

Abgeschlossene Projekte

Alle Publikationen

Aktuelle Publikationen

2023

Universal radiation tolerant semiconductor

A. Azarov, J. G. Fernández, J. Zhao, F. Djurabekova, H. He, R. He, Ø. Prytz, L. Vines, U. Bektas, P. Chekhonin, N. Klingner, G. Hlawacek, A. Kuznetsov

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2022

Wafer-scale nanofabrication of telecom single-photon emitters in silicon

M. Hollenbach, N. Klingner, N. Jagtap, L. Bischoff, C. Fowley, U. Kentsch, G. Hlawacek, A. Erbe, N. V. Abrosimov, M. Helm, Y. Berencen, G. Astakhov

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Differential evolution optimization of Rutherford back-scattering spectra

R. Heller, N. Klingner, N. Claessens, C. Merckling, J. Meersschaut

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Epitaxial lateral overgrowth of tin spheres driven and directly observed by helium ion microscopy

N. Klingner, K.-H. Heinig, D. Tucholski, W. Möller, R. Hübner, L. Bischoff, G. Hlawacek, S. Facsko

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  • Zweitveröffentlichung erwartet

Laser-induced ionization with liquid metal ion sources and two-color sculpted laser fields

F. Machalett, B. Ying, P. Wustelt, L. Bischoff, N. Klingner, W. Pilz, M. Kübel, A. M. Sayler, T. Stöhlker, G. G. Paulus

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  • Beitrag zu fremdem Sammelwerk
    in: Jahresbericht Helmholtz-Institut Jena 2021, Jena: Helmholtz-Institut Jena, Fröbelstieg, 2022, 60-60

Sustainable Bioengineering of Gold Structured Wide-Area Supported Catalysts for Hand-Recyclable Ultra-Efficient Heterogeneous Catalysis

C. S. Bhatt, D. S. Parimi, T. K. Bollu, H. U. Madhura, N. Jacob, R. Korivi, S. S. Ponugoti, S. Mannathan, S. Ojha, N. Klingner, M. Motapothula, A. K. Suresh

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Dysprosium Liquid Metal Alloy Ion Source For Magnetic Nanostructures

L. Bischoff, N. Klingner, P. Mazarov, K. Lenz, R. Narkovic, W. Pilz, F. Meyer

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Quantitative nanoscale imaging using transmission He ion channelling contrast: Proof-of-concept and application to study isolated crystalline defects

S. Tabean, M. Mousley, C. Pauly, O. de Castro, E. Serralta Hurtado De Menezes, N. Klingner, G. Hlawacek, T. Wirtz, S. Eswara

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2021

Probing ultrafast laser plasma processes inside solids with resonant small angle X-ray scattering

L. Gaus, L. Bischoff, M. Bussmann, E. Cunningham, C. B. Curry, Juncheng E, E. Galtier, M. Gauthier, A. Laso García, M. Garten, S. Glenzer, J. Grenzer, C. Gutt, N. Hartley, L. Huang, U. Hübner, D. Kraus, H. J. Lee, E. E. McBride, J. Metzkes-Ng, B. Nagler, M. Nakatsutsumi, J. Nikl, M. Ota, A. Pelka, I. Prencipe, L. Randolph, M. Rödel, Y. Sakawa, H.-P. Schlenvoigt, M. Smid, F. Treffert, K. Voigt, K. Zeil, T. Cowan, U. Schramm, T. Kluge

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The npSCOPE: a new multimodal instrument for in-situ correlative analysis of nanoparticles

O. de Castro, A. Biesemeier, E. Serralta Hurtado De Menezes, O. Bouton, R. Barrahma, Q. Hung Hoang, S. Cambier, T. Taubitz, N. Klingner, G. Hlawacek

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High brightness ion sources for laser-induced ionization of metal and metalloid ions

F. Machalett, B. Ying, P. Wustelt, V. Huth, L. Bischoff, N. Klingner, M. Kübel, A. M. Sayler, T. Stöhlker, G. G. Paulus

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  • Open Access Logo Beitrag zu fremdem Sammelwerk
    in: Jahresbericht 2020 des Helmholtz-Instituts Jena, Jena: Helmholtz-Institut Jena, 2021

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Nano-hillock formation on CaF2 due to individual slow Au-cluster impacts

G. L. Szabo, M. Lehner, L. Bischoff, W. Pilz, U. Kentsch, F. Aumayr, N. Klingner, R. A. Wilhelm

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