sondagem C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded Si substrato utilizando Scanning Probe Microscopy e Dinâmica Molecular

Resumo

This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.

Resumo

Este artigo relata um conjunto concebido C ₈₄ -embedded substrato de Si fabricados usando um método de auto-montagem controladas em uma câmara de vácuo ultra-alta. As características do C ₈₄ -embedded superfície Si, tais como uma topografia atômica resolução, densidade eletrônica local dos estados, energia da banda, propriedades de emissão de campo, rigidez nanomechanical, e magnetismo de superfície, foram examinados usando uma variedade de técnicas de análise de superfície sob ultra, alto vácuo (UHV) condições, bem como num sistema atmosférica. Resultados experimentais demonstram a alta uniformidade do ₈₄ C -embedded Si superfície fabricados usando um mecanismo de nanotecnologia auto-montagem controlada, representa um importante desenvolvimento na aplicação de exibição de emissão de campo (FED), fabricação de dispositivos optoeletrônicos, MEMS ferramentas de corte, e nos esforços para encontrar um substituto adequado para semicondutores de metal duro. dinâmica molecular método (MD), com potencial semi-empírica pode be usadas para estudar a nanoindentação de C ₈₄ -embedded substrato de Si. Uma descrição detalhada para a realização de simulação MD é aqui apresentada. Detalhes de um estudo abrangente sobre análise mecânica de simulação MD, tais como força de recuo, o módulo de Young, a rigidez da superfície, estresse atômica, e tensão atômica estão incluídos. As distribuições de tensões e deformações von Mises-atômicas do modelo recuo pode ser calculado para monitorar mecanismo de deformação com avaliação de tempos no nível atomística.

Introdução

Moléculas de fulereno e os materiais compósitos que compreendem são distintos entre os nanomateriais, devido às suas características estruturais excelentes, condutividade eletrônica, resistência mecânica, e as propriedades químicas ^1-4. Estes materiais têm provado altamente benéfico em uma variedade de campos, tais como eletrônicos, computadores, tecnologia de células de combustível, células solares, e tecnologia de emissão de campo ^5,6.

Entre estes materiais, carboneto de silício (SiC) compósitos de nanopartículas têm recebido especial atenção graças à sua lacuna de banda larga, de alta condutividade térmica e estabilidade, alta capacidade avaria elétrica e inércia química. Estes benefícios são particularmente óbvio em dispositivos optoeletrônicos, metal-oxide-semiconductor de efeito de campo de transistores (MOSFET), diodos emissores de luz (LEDs), e de alta potência, de alta frequência, e aplicações de alta temperatura. No entanto, os defeitos de alta densidade comumente observados na superfície de Conventicarboneto de silício onal pode ter efeitos prejudiciais sobre a estrutura eletrônica, mesmo levando à falha do dispositivo ^7,8. Apesar do fato de que a aplicação de SiC tem sido estudada desde 1960, este problema não resolvido em particular permanece.

O objetivo deste estudo foi a fabricação de uma C ₈₄ -embedded heterojunction substrato de Si e análise posterior para obter uma compreensão abrangente das propriedades de emissão eletrônica, optoeletrônicos, mecânico, magnético, e de campo dos materiais resultantes. Nós também abordou a questão do uso de simulação numérica para prever as características dos nanomateriais, através da nova aplicação de cálculos de dinâmica molecular.

Protocolo

NOTA: O documento descreve os métodos utilizados na formação de uma matriz de fulereno auto-montados na superfície de um substrato semicondutor. Especificamente, apresenta-se um novo método para a preparação de um substrato de silício incorporado-fulereno para utilização como um emissor de campo ou de substrato em sistemas microeletromecânicos (MEMS) e dispositivos optoelectrónicos de alta temperatura, de alta potência, aplicações, bem como em alta dispositivos -Frequência ^9-13.

1. Fabricação de Hexagonal fechou-embalados (HCP) Overlayer de C ₈₄ em Si Substrato

1. Prepare Limpo Si (111) Substrato
   1. Objecto substrato de Si para RCA (Radio Corporation of America) de limpeza, que envolve a aplicação de um solvente seguida por aquecimento num sistema de ultra-alto vácuo para a remoção da camada de óxido e as impurezas da superfície do substrato (ver material de suporte).
      NOTA: Aqui, o termo "ultra-UHV sistema de alto vácuo" referea um vácuo inferior a 1 x 10 ^-8 Pa usado na preparação de um Si (111).
2. Depósito C ₈₄ na superfície de silício Usando evaporação térmica em um Sistema de UHV
   1. Pré-aqueça um evaporador de células K com fonte de energia externa por meio de filamentos de aquecimento a 500 ° C para promover a expulsão das impurezas.
   2. Carregar C ₈₄ nanopartículas em um recipiente de célula K. Resistivamente aquecer a célula-K até 650 ° C. Vaporizar C ₈₄ nanopartículas como C ₈₄ nanopartículas no recipiente compor vapores. Evaporar C ₈₄ nanopartículas em linhas retas até nanopartículas encontrar um substrato de Si através de uma válvula controlada a pressão abaixo de 5 x 10 ^-8 Pa.
3. Incorporar C ₈₄ moléculas dentro Si superfície por meio de mecanismo de auto-montagem
   1. Pré-recozimento de Si (111) do substrato em um sistema de vácuo ultra-elevado a 900 ° C para se obter estruturas de (1x1). Reduzir a temperatura a 650 ° C durante 30 min para os DEPOSition das nanopartículas de ₈₄ C sobre a superfície do substrato.
   2. Recozer o substrato de Si em ~ 750 ° C durante 12 h, tempo durante o qual o pó _C-84 nanopartículas auto-montar em uma matriz de fulereno altamente uniforme sobre a superfície da (111) do substrato de Si.
      NOTA: Aqui, o termo "matriz fulereno altamente uniforme" refere-se a distribuição uniforme do fulereno no substrato, em que a maioria das nanopartículas são orientados numa disposição compacta perpendicular à superfície do substrato. Esta configuração ajuda a assegurar que a altura vertical da matriz fulereno era essencialmente idêntico em todas as amostras.

2. Medidas de Propriedades Eletrônicas de C ₈₄ -embedded Si Substrato

1. Medir a densidade eletrônica local dos Estados Usando UHV-scanning tunneling Microscopia
   1. IV medir curvas de átomos específicos usando UHV-SPM
   2. Lugar C ₈₄ -embedded substrato de Si em um suporte de amostras SPM. Introduzir o titular em um sistema de cabeça de leitura UHV-STM (microscópio de tunelamento). Varrer viés amostra aplicada de -5 V a 5 V.
   3. Clique em "IV" item de medição para medir a corrente de tunelamento I em resolução atômica. Escolha pelo menos 20 locais particulares no C ₈₄ -embedded substrato de Si para as medições. Calcular o valor médio da corrente de penetração I mais de 20 locais particulares. Derivar I, como uma função da tensão. curvas Lote IV.
   4. Calcular o derivado de I (V) em relação a V. Convertem-se as curvas IV ao DI / DV como uma função da tensão, a fim de determinar o estado electrónico do local de C ₈₄ -embedded substrato de Si.
2. Meça Banda Gap Energia
   1. Obter curvas IV de acordo com os procedimentos descritos em 2.1.2 e 2.1.3 de seguir o: Si (111) de superfície -7x7, Si (111) de superfície -1x1, único C indivíduo ₈₄ nanopartículas sobre Si, 7-19 C ₈₄clusters em Si, 20-50 C ₈₄ clusters em Si, e uma monocamada de C ₈₄ embutido dentro da superfície Si.
   2. Calcular o derivado de I (V) em relação a V. Convertem-se as curvas de IV, a fim DI / curvas de vídeo digital para medir as diferenças de energia HOMO-LUMO (referida à energia da banda proibida) em cada local de medição, como mostrado na Figura 2a.
3. Obter propriedades do campo de emissão (FE)
   1. Lugar C ₈₄ -embedded substrato de Si em um suporte de amostras FE. Insira o suporte na câmara de análise FE. Evacuar a câmara a uma pressão de aproximadamente 5 x 10 ⁵ Pa para medição FE.
      NOTA: O substrato de silício -embedded C ₈₄ funcionava como cátodo e uma sonda de cobre com uma área de secção transversal de 0,71 milímetros ~ ² funcionou como ânodo. A distância entre o cátodo e o ânodo era de aproximadamente 590? M.
   2. Aumentar a tensão aplicada manualmente no substrato a partir de 100 V a 1100 V. Medir a correspondeming corrente de emissão de campo como uma função da tensão aplicada usando uma unidade de medição de fonte de alta tensão com amplificador de corrente.
   3. Calcula-se a correlação de emissão de campo de Fowler-Nordheim de acordo com a função de trabalho ~ 5 eV como mostrado na Figura 2b.
   4. Obter o factor geométrico realce campo (β) como se segue: M (campo) = β (V / d) com um valor de aproximadamente 4.383 β.
   5. Obter o campo de avaria elétrica sob vácuo com base na encosta do logaritmo natural (J / E ²⁾ vs (1 / E), que nos deu um valor de ~ 4.0 x 10 ⁶ V / cm para o ₈₄ C -embedded substrato de Si como mostrado na Figura 2c.
4. Propriedades optoeletrônicos
   1. Transferir substrato de teste a um sistema de medição da emissão óptica. Concentre-se uma fonte de laser de He-Cd com emissões 325 nm sobre o substrato que está localizado no centro do compartimento da amostra. Configurar um espectrómetro em uma posição adequada. Use uma spectrometer para adquirir o espectro de fotoluminescência através da recolha e análise de fótons que emitem. O resultado optoelectrónico é mostrada na Figura 2d.

3. Medições de magnetismo superfície

1. Obter MFM Topografia (Magnetic Microscopia de Força).
   1. Magnetizar amostras de ₈₄ C -embedded Si antes das medições MFM através da aplicação de um magneto com uma intensidade de campo de cerca de 2 kOe.
   2. Colocar a amostra magnetizada em um estágio da amostra MFM. Clique em "Obter MFM topografia" item. Observar a microestrutura do fulereno no domínio magnético incorporado dentro do substrato de Si usando MFM em modo de elevador com a aplicação de magnetização perpendicular à superfície da amostra.
   3. Use uma escala nano PPP-MFMR cantilever para medições de MFM (Figura 3a). Determinar o magnetismo de superfície, se MFM topografia parece mais escuro (mais claro) quando o momento magnético dica é na same (em frente) em direcção do momento substrato.
2. SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) Medição
   1. Prepare monocamada de C ₈₄ -embedded substrato de Si e C ₈₄ C ₈₄ aglomerados em substrato de Si incorporado.
   2. Magnetizar amostras de C ₈₄ -embedded Si e ₈₄ grupos C em C ₈₄ incorporado substrato de Si antes de experimentos SQUID pela aplicação de um ímã com uma força de campo de aproximadamente 2 kOe.
   3. Colocar a amostra em um SQUID. Aplicar um campo magnético de varrimento em uma gama de ~ 2 kOe. Obter os lacetes de magnetização representados graficamente em função do campo magnético externo no SQUID medições, à temperatura ambiente.
      NOTA: O MH curva típica para um material ferromagnético pode ser obtido como mostrado na Figura 3b.

4. medição de propriedades Nanomechanical por AFM

NOTA: microscopia de força atômica (AFM) fornece umaferramenta poderosa para a caracterização de materiais e propriedades mecânicas em micro e nano-escala no ar, assim como em um ambiente de UHV

1. Medir a rigidez do C ₈₄ incorporados substrato de Si sob condições atmosféricas
   1. Coloque o substrato em um estágio da amostra AFM. Arraste uma ponta afiada ao longo dos substratos usando um scanner. Monitorar os deslocamentos da ponta como uma medida das forças de interacção ponta-amostra. Grave os movimentos em muitas distâncias da ponta-amostra ao longo sentido vertical em uma determinada posição, clicando no item de "medição de força".
   2. Obter medições de força, usando um AFM em condições atmosféricas a partir de um substrato de Si RCA-limpas com 2-3 nm de camada de óxido natural, bem como a partir de um C ₈₄ -embedded substrato de Si e um substrato de Si revestido com uma película fina de SiC.
   3. Usando o software de AFM, traçar curvas força-distância sob condições atmosféricas.
      NOTA: O cantilever AFM era uma sonda de Si com um raio de ponta de~ 5-20 nm constante e na primavera de ~ 40 N / m.
2. Medir a rigidez do C ₈₄ Incorporado Si Substrato em UHV Câmara
   1. Obter medições de força de acordo com a orientação do 4.1.1 usando um AFM em um sistema de UHV a partir de um substrato de Si limpa-RCA, um Si (111) de superfície -7x7 limpo, um C ₈₄ -embedded substrato de Si, substrato e um substrato de Si revestido com uma película fina de SiC.
   2. Traçar curvas força-distância em um sistema de UHV. Nota:. O cantilever AFM era uma sonda de Si com um raio de ponta de ~ 5-20 nm e primavera constante de ~ 40 N / m Figura 4 apresenta a análise de forças de distância da superfície Si desordenada, 7 x 7 superfície, auto-única camada reunida de C ₈₄ embutida dentro da superfície Si, e a superfície Si, como determinado utilizando UHV-AFM.

5. Medição de Propriedades Nanomechanical por simulação MD

Nota: Na seção de simulação, OVITO ¹⁶ (visualizati open-sourceem software) e, OSSD ¹⁷ (banco de dados Estrutura aberta de superfície) são usados para criar o modelo de simulação e visualização dos resultados. LAMMPS ¹⁴ (um open-source dinâmica molecular (MD) pacote de simulação) é empregado para realizar a simulação nanoindentação e analisar os resultados da simulação ^15. Todos os trabalhos de simulação são realizados com computação paralela na avançada em larga escala Superaglomerado Paralela (ALPS) da NCHC.
NOTA: Para estudar o / Si heterojunction substrato C ₈₄ monocamada usando a simulação MD, deve-se preparar um modelo de simulação por várias etapas para obter um ambiente descontraído C ₈₄ monocamada incorporado no substrato de Si. Note-se que é difícil gerar uma exactamente a mesma estrutura a partir dos dados experimentais, devido à complexa da estrutura inter entre ₈₄ C monocamada e Si (111) do substrato heterojun�o. Como resultado, nós usamos uma forma artificial para gerar o modelo de simulação com diversas etapas do procedimento,que está ilustrado na Figura 5. Os detalhes são descritos nos seguintes protocolos. Nós descrevemos como configurar o parâmetro de DM em LAMMPS, estabelecer um ambiente descontraído C ₈₄ monocamada fulereno incorporado em um substrato, executar um procedimento de recuo, e analisar os resultados da simulação.

1. Parametrização no LAMMPS entrada de arquivo
   1. Use o comando de limite para definir as condições de contorno periódicas no X e Y.-direções.
   2. Usar o comando "velocidade de correcção" para atribuir a velocidade inicial com uma distribuição de Gauss em cada átomo do sistema, de forma aleatória.
   3. Use "consertar pair_style" comando para atribuir Tersoff ¹⁸ e AIREBO ¹⁹ potenciais para descrever a interação Si-Si e Si-C ea interação CC, respectivamente.
   4. Use "correção nvt" e "corrigir TNP" comando para adotar o método nariz-Hoover ²⁰ para garantir o sistema permanece na temperatura desejada e pressão para geneclassificar um conjunto canónico e isotérmica-isobárica ^20, em que o sistema o algoritmo de velocidade-Verlet ²⁰ é utilizado para prever as trajectórias dos átomos. Use ambos "correção nvt" e "run" comandos para definir uma taxa de arrefecimento de 3 K / psec para o processo de recozimento.
   5. Use o comando "timestep" para definir um intervalo de tempo de 0,2 FSEC como a integração tempo.
   6. Use "consertar parede / refletir comando" para adotar uma parede refletida para limitar o grau de liberdade (5.3.2).
   7. Use "região" e "grupo" para dividir o substrato em diferentes níveis de controlo (5.4.3): camada átomo newtoniana, uma camada de controle térmico, e uma camada fixa inferior, que pode ser configurado usando a "correção nve", " corrigir nvt ", e" corrigir comandos setforce ", respectivamente.
   8. Use "região" e "create_atoms" comandos para criar uma sonda esférica.
   9. Use o comando "correção move" para incorporar a monocamada de C84 no substrato (5,4.2) e mover a sonda durante a simulação (5.5.2).
   10. Use o comando "run" para executar a simulação MD.
   11. Use "força de computação" (5.6.1) e "estresse computação / atom" (5.6.4) comandos para avaliar a força de estresse e recuo atômica.
       NOTA: No seguinte, salvo o estabelecimento estrutura, todas as etapas foram feitas pelo script LAMMPS.
2. Use OSSD e OVITO para Preparação de silicone (111) 7 x 7 Surface.
   1. Ligue o software OSSD. Clique no botão "Pesquisar". "Critérios de pesquisa" painel é apresentado. Escolheu substrato de Si, tipo elementar, estrutura reconstruída, elec semicondutores, estrutura de diamante, 111 rosto e 7 x 7 padrão. Clique nos botões "Procurar" e "Aceitar". "Lista Estrutura" painel é apresentado. Clique a estrutura desejada (isto é, Si (111) de 7 x 7). Clique no botão "Arquivo". Salve o arquivo de coordenação, conforme .xyz arquivo.
      ATENÇÃO: Nós salientar que a estruturalbanco de dados extraídos de OSSD não é grande o suficiente para a nossa simulação de recuo. Como um resultado, nós reconstruir um substrato maior e mais espesso pelos seguintes passos.
   2. Ligue o software OVITO. Carregar o arquivo .xyz em OVITO. Use o comando "fatia" para capturar um supercell do Si (111) 7 x 7 superfície com tamanho de 26,878 x 46,554 Å ² em x e direção y. Exportar o arquivo de dados. Use o comando "fatia" para capturar um supercell do substrato de fundo Si (111) com o tamanho de 26,878 x 46,554 x 9.7 a ^3. Use o comando "Mostrar imagens periódicas" para duplicar o supercell 12 vezes na direção z. Exportar o arquivo de dados.
   3. Combine os arquivos de dados de Si (111) 7 x 7 superfície ea Si (111) modelos de substrato pelo Notepad ++ (um editor livre de código-fonte). Finalmente, carregar os dados combinados em OVITO. Use "Mostrar imagens periódicas" para duplicar um supercell 5 x 3 em direções xey para ampliar o tamanho do substrato.
   4. Use LAMMPS para executar uma 20 PSECtempo de simulação MD para relaxar o modelo de simulação. Em seguida, executar um processo de têmpera de 1.550 K a temperatura ambiente durante 500 tempo de simulação psec. Finalmente, execute um tempo de simulação 10 psec para o processo de relaxamento final.
3. Preparação de C ₈₄ Fullerene monocamada
   1. Baixe o arquivo de coordenação da estrutura otimizada de C ₈₄ fulereno da web ²¹ e escrever um programa Fortran para replicar 49 C ₈₄ fulerenos dispostos em uma estrutura de favo de mel.
   2. Use LAMMPS a configuração reflectir paredes em cima e em baixo a monocamada de C ₈₄ para assegurar que as moléculas de ficar em um plano. Executar um tempo de simulação MD para 200 psec para relaxar o modelo de simulação. No que se segue, executar um processo de têmpera de 700 K à temperatura ambiente para se obter um estado mínimo de tempo de simulação glob 500 PSEC. Finalmente, execute um tempo de simulação 10 psec para o processo de relaxamento final.
4. Estabelecer a IndentaModelo ção de C ₈₄ Fullerene monocamada em Silicon (111) 7 x 7 Surface.
   1. Escrever um código Fortran para estabelecer o C ₈₄ monocamada na Si x 7 a superfície (111) 7 com distância de 3 Å para estabelecer o modelo de recuo.
   2. Use LAMMPS para incorporar a monocamada de C ₈₄ para o substrato com a profundidade de 2 ~ 3 Å. Em seguida, executar um tempo de simulação 40 psec para o relaxamento do sistema. Finalmente, recozer o sistema até à temperatura ambiente.
   3. Dividir o substrato de silício em um átomo de camada superior newtoniano, uma camada de controlo térmico, e uma camada inferior fixo, que são 0,7, 2, e 5,3 nm de espessura, respectivamente. Os C ₈₄ monocamadas também foram modelados como um átomo newtoniana.
5. Processo de recuo do MD
   1. Use LAMMPS para criar uma sonda esférica com 5 nm de diâmetro sobre a superfície Si modo C ₈₄ / (111) de 7 x 7 (Figura 5). A sonda é definido como um corpo rígido. Especificar uma velocidade constante de 10 m / seg sobre o PRObe se mova para baixo na direção da amostra no processo de recuo.
   2. Mover a sonda para baixo, para a amostra a uma velocidade constante até que a profundidade de carregamento específico (isto é, incluindo os casos de 1.5, 2.5, 4.5, 10, 15, 20, e 30 por forma a explorar o efeito da C ₈₄ fulerenos monocamada sobre o substrato de Si, em que o tamanho de ₈₄ C fulereno é 11-a) no processo de carregamento. Manter a sonda no substrato no processo de retenção para permitir o relaxamento dos átomos. Finalmente, extrair a sonda do substrato a uma velocidade constante no processo de retracção.
6. Cálculo e Análise
   1. Calcular a força de recuo pela soma da força vertical de átomos na sonda de acordo com as seguintes fórmulas:
      (1)
   2. Extraiu-se o módulo de rigidez reduzida e a partir da curva de força-distância de recuo. Com base em Oliver e Pharr & #39; s ²² método, uma relação linear pode ser obtido entre o módulo de Young e a rigidez descarga. A rigidez (isto é, o declive da parte inicial) da curva de descarga é definida como
      (2)
      em que P, H, A, E e _R são a carga de indentação, o deslocamento elástico da sonda, a área projectada da indentação, e módulo reduzida. β (= 1 para penetrador circular) é o factor de forma de modificação. A relação entre o módulo de elasticidade reduzida e o módulo de Young pode ser escrito como
      (3)
      onde E e v são o módulo de Young e coeficiente de Poisson para o espécime e E _i e v _i são o módulo de Young e coeficiente de Poisson para o penetrador.
   3. Calcule a dureza pela definição de H = P _maX / A, em que P _max e A são a força máxima de recuo e área projectada da sonda.
   4. Calcular o stress atómica virial ²² no plano M de substrato no N por -Direção
      (4)
      em que m _é a massa do átomo de I; e são as componentes de velocidade de átomo de i na - m e n, respectivamente -directions; _i V é o volume em torno do átomo designado i; _s N é o número de partículas contidas dentro da região S, em que S é definido como a região de interacção atómica ; Φ _(rij) é a função potencial; _rij é a distância entre átomos i e j e e são o m - e n -Direção componentes do vector a partir de átomo de i ao átomo j.
   5. Use OVITO para mostrar a tensão von Mises-invariante de cada átomo de acordo com as seguintes fórmulas:
      (5)

Resultados

Uma monocamada de C ₈₄ moléculas de um (111) da superfície desordenada Si foi fabricado usando um processo de auto-montagem controlada numa câmara de UHV Figura 1 mostra uma série de imagens topográficas medidos por UHV-STM com vários graus de cobertura:. (A) 0,01 mL, (b) 0,2 ml, (c) 0,7 ml, e (d) 0,9 ml. As propriedades electrónicas e ópticas do C ₈₄ incorporado substrato de Si também foi investigada usando uma variedade de técnicas de análise de superfície, tais como ...

Discussão

Neste estudo, demonstra a fabricação de uma monocamada auto-montada de ₈₄ C sobre um substrato de Si através de um novo processo de recozimento (Figura 1). Este processo também pode ser usado para preparar outros tipos de substratos semicondutores embebidos em nanopartículas. A C ₈₄ -embedded substrato de Si foi caracterizado na escala atômica utilizando UHV-STM (Figura 2), espectrômetro de emissão de campo, espectroscopia de fotoluminescência, MFM e...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Silicon wafer			Si(111). Type/Dopant: P/Boron; Resistivity: 0.05-0.1 Ohm·cm
Carbon, C84	Legend Star		C84 powder, 98%
Hydrochloric acid	Sigma-Aldrich	84422	RCA, 37%
Ammonium	Choneye Pure Chemical		RCA, 25%
Hydrogen peroxide	Choneye Pure Chemical		RCA, 35%
Nitrogen	Ni Ni Air		high-pressure bottle, 95%
Tungsten	Nilaco	461327	wire, diameter 0.3 mm, tip
Sodium hydroxide	UCW	85765	etching Tungsten wire for tip
Acetone	Marcon Fine Chemicals	99920	suitable for liquid chromatography and UV-spectrophotometry
Methanol	Marcon Fine Chemicals	64837	suitable for liquid chromatography and UV-spectrophotometry
UHV-SPM	JEOL Ltd	JSPM-4500A	Ultrahigh Vacuum Scanning Tunneling Microscope and Ultrahigh Vacuum Atomic Force Microscope
Power supply	Keithley	237	High-Voltage Source-Measure Unit
SQUID	Quantum desigh	MPMS-7	Magnetic field strength: ±7.0 Tesla, Temperature range: 2–400 K, Magnetic-dipole range: 5 × 10-7 – 300 emu
ALPS	National Center for High-performance Computing, Taiwan		Advanced Large-scale Parallel Supercluster, 177Tflops; 25,600 CPU cores; 73,728 GB RAM; 1,074 TB storage