Od ponad czternastu lat specjalizuję się w technice spektrometrii mas jonów wtórnych (z ang. Secondary Ion Mass Spectrometry – skrót SIMS). Jest to niezwykle precyzyjna metoda badania powierzchni próbek. Polega na bombardowaniu badanego materiału wiązką tzw. jonów pierwotnych co prowadzi do trawienia i rozpylania materii z powierzchni próbki. Część rozpylonych cząstek posiada niezerowy ładunek elektryczny (tzw. jony wtórne) i to właśnie one poddawane są masowej analizie spektralnej, która dostarcza informacji na temat składu pierwiastkowego próbki. Ponieważ kolejne warstwy próbki są odtrawiane podczas trwania pomiaru uzyskuje się również informację o zmianie składu próbki funkcji głębokości, tworząc tzw. profile wgłębne. Możliwe jest również trójwymiarowe obrazowanie próbki poprzez analizę lateralną sygnału, mówi naukowiec.
Urządzenie, które obecnie wykorzystuję – spektrometr CAMECA SC Ultra – wyposażony jest w detektor typu magnetycznego, który pozwala na osiągnięcie najlepszej wykrywalności spośród wszystkich urządzeń SIMS. Podczas badania poziomu domieszek i zanieczyszczeń możliwe jest osiągnięcie limitu detekcji co najmniej 10 16 atomów na centymetr sześcienny dla większości pierwiastków, a dzięki zastosowaniu dwóch źródeł jonów, które wzmacniają formację anionów (źródło cezowe) i kationów (źródło tlenowe) dla wybranych wykrywalność wynosi nawet 10 12 atomów na centymetr sześcienny co jest wynikiem tysiąc-dziesięć milionów razy lepszym niż w przypadku większości technik pomiarowych.
W swojej pracy badawczej dostrzegłem, że techniki wytwarzania materiałów rozwijają się szybciej niż metody ich badania. Jesteśmy więc wstanie wytwarzać materiały o grubości pojedynczego atomu (np. grafen czy heksagonalny azotek boru), jednak nie mamy narzędzi, żeby precyzyjnie zbadać te materiały – większość technik dostarcza tylko ogólnych i uśrednionych informacji. Z tego powodu od 2015 roku zacząłem specjalizować się w badaniach ultra cienkich warstw – zarówno tzw. materiałów 2D jak i studni kwantowych czy złącz tunelowych. Jest to bardzo wymagające zadanie, gdyż nawet dysponując urządzeniem najwyższej klasy (a takim jest spektrometr CAMECA SC Ultra!) nie da się w prosty sposób zmierzyć tak cienkich materiałów. Zamiast korzystać z uniwersalnych procedur pomiarowych zacząłem od podstaw projektować dedykowane procedury – takie, które są zoptymalizowane do badania jednego materiału. Dzięki temu udało mi się uzyskać nanometrową i subnanometrową rozdzielczość wgłębną, kontynuuje uczony.
Specjalizując się w technice analitycznej mogę więc włączyć się do badań wielu różnych typów materiałów i przyrządów elektronicznych. Z firmą VIGO System pracuję nad optymalizacją detektorów podczerwieni, laserów z pionową wnęką rezonansową i kwantowych laserów kaskadowych. Dla firmy TopGaN wykonuję badania fluktuacji indu w studniach kwantowych zielonych i niebieskich laserów. Celem współpracy z Fraunhofer Institute for Integrated Systems and Device Technology jest opracowanie narzędzi do modelowania i symulacji, które umożliwią rozwój nowych rozwiązań nanoelektronicznych. Helmholtz-Zentrum Berlin zleca mi analizę materiałów wykorzystywanych w ogniwach fotowoltaicznych. Razem z Tyndall National Institute optymalizuję wzrost kropek kwantowych, które mogą stać się niekonwencjonalnymi źródłami światła. Z naukowcami z University of Oslo rozpoczynamy pionierską pracę nad samosterylizującymi się warstwami, którymi można będzie pokrywać narzędzia medyczne i dentystyczne, podsumowuje dr Michałowski.
Serdeczne gratulacje!
