Эрнст Г. Бауэр

Эрнст Бауэр
Эрнст Бауэр 2013
Рожденный	( 1928-02-27 ) 27 февраля 1928 г. Германия
Национальность	Американский и немецкий
Альма-матер	Мюнхенский университет
Известный	Новаторская электронная микроскопия низкой энергии
Награды	Премия Геде Немецкого вакуумного общества (1988). Премия Медарда В. Уэлча Американского вакуумного общества (1992) Премия Дэвиссона-Гермера Американского физического общества (2005 г.)
Научная карьера
Поля	Физика
Учреждения	Государственный университет Аризоны

Эрнст Г. Бауэр (родился 27 февраля 1928 г.) - немецко-американский физик, известный своими исследованиями в области науки о поверхности, механизмами роста тонких пленок и зародышеобразования, а также изобретением в 1962 году электронной микроскопии низкой энергии (LEEM). В начале 1990-х годов он расширил метод LEEM в двух направлениях, разработав спин-поляризованную электронную микроскопию низкой энергии (SPLEEM) и спектроскопическую фотоэмиссионную и электронную микроскопию низкой энергии (SPELEEM). В настоящее время он является заслуженным профессором-исследователем Университета штата Аризона .

Биография

Эрнст Бауэр учился в Мюнхенском университете, Германия, где получил степень магистра (1953) и доктора философии (1955) по физике. В 1958 году он перешёл в лабораторию Майкельсона в Чайна-Лейк, штат Калифорния, где стал руководителем отдела кристаллофизики и стал гражданином США. В 1969 году он занял должность профессора и директора Физического института Технического университета Клаусталь, Германия. В 1991 году он был назначен заслуженным профессором-исследователем в Университете штата Аризона. Он продолжал свою исследовательскую деятельность в Германии до 1996 года. С 1996 года он работал полный рабочий день в Университете штата Аризона, а с 2010 года является заслуженным профессором-исследователем, работающим по совместительству в АГУ.

Тонкие пленки и поверхности

Бауэр внес свой вклад в область эпитаксии и роста пленок с середины 1950-х годов. Свою научную карьеру он начал в Мюнхене с изучения роста и структуры просветляющих слоев методами электронной микроскопии и дифракции электронов. Его докторская диссертация была посвящена структуре и росту тонких испаряемых слоев ионных материалов и была первым систематическим обширным исследованием эпитаксиального и ориентационного роста волокон, сочетающим электронную микроскопию и дифракцию электронов. В 1958 году он вывел классификацию основных режимов роста тонких пленок, которые он назвал Франк-ван дер Мерве (послойный рост), Фольмера-Вебера (рост островков) и рост Странского-Крастанова (рост слой+островок). Его термодинамический критерий и терминология сегодня используются во всем мире. В том же году появилась книга Бауэра «Дифракция электронов: теория, практика и применение».

Вскоре после прибытия в лабораторию Майкельсона в Калифорнии он начал исследования роста тонких пленок in situ с помощью традиционной электронной микроскопии, дифракции отраженных электронов в сверхвысоком вакууме, дифракции низкоэнергетических электронов LEED и электронной оже-спектроскопии. Важность адсорбции для начального роста тонких пленок побудила его также к исследованиям адсорбции.

Уже в 1961 году Бауэр понял, что электронная микроскопия с использованием дифрагированных электронов для получения изображений будет чрезвычайно важна для будущего науки о поверхности. Изобретение в 1962 году электронного микроскопа низкой энергии (LEEM) было стимулировано научным спором с Лестером Гермером по поводу его интерпретации картин дифракции низкоэнергетических электронов (LEED) в 1960 году. Он сконструировал первый прибор LEEM и сообщил о нем на Пятом Международном конгрессе. Конгресс по электронной микроскопии в 1962 году. В 1960-х годах он также разработал теоретические основы, необходимые для понимания LEEM.

После переезда в Технический университет Клаусталь (Германия) в 1969 году Бауэр создал широкую группу по изучению поверхности, охватывающую большое разнообразие методов электронного и ионного пучка, а также оптических методов. Был разработан количественный анализ с помощью термодесорбционной спектроскопии (ТДС или ТПД) - метода, который в настоящее время широко используется, в частности, в химии поверхности. Измерения работы выхода были разработаны и использованы для определения термодинамических свойств двумерных систем с притягивающими латеральными взаимодействиями. Он разработал электронно-стимулированную десорбцию (ЭСД) и статическую ВИМС для исследования адсорбированных слоев и ультратонких пленок на поверхности монокристаллов; рассеяние щелочных ионов (ISS) для структурного анализа поверхностей; полевая ионная микроскопия (ПИМ) одиночных атомов и кластеров; СВВ-СЭМ исследования поверхностного плавления.

Поверхностная электронная микроскопия с электронами низкой энергии (LEEM, SPLEEM, SPELEEM, PEEM и т.д.)

Бауэр изобрел низкоэнергетическую электронную микроскопию (LEEM) уже в 1962 году, но ему пришлось преодолеть сильный скептицизм ученых, а также множество научных и финансовых препятствий, прежде чем, наконец, LEEM осуществился в 1985 году. Его работа привлекла внимание гораздо более широкого круга ученых. сообщество в восьмидесятые годы, когда LEEM начал производить в реальном времени записи динамических изображений с высоким разрешением атомных процессов, таких как зарождение и рост кристаллов, сублимация, фазовые переходы и эпитаксия на поверхностях. Высокие интенсивности сигнала, доступные в LEEM (по сравнению с рентгеновскими изображениями), позволили наблюдать структуру поверхности и динамические процессы в реальном пространстве и в реальном времени при температурах образца до 1500 К с латеральным разрешением 10 нм и разрешением по атомной глубине.

В конце 1980-х начале 1990-х годов Бауэр расширил метод LEEM в двух важных направлениях, разработав спин-поляризованную электронную микроскопию низкой энергии (SPLEEM) и спектроскопическую фотоэмиссионную и электронную микроскопию низкой энергии (SPELEEM). Сочетание этих методов теперь позволяет проводить комплексную (структурную, химическую, магнитную и электронную) характеристику поверхностей и тонких пленок в масштабе 10 нм.

Успех разработок инструментов в группе Бауэра в Техническом университете Клаусталя привел к коммерческому производству этих инструментов и стимулировал несколько других групп к разработке аналогичных инструментов для получения изображений поверхности с помощью электронов низкой энергии, что привело к появлению множества коммерческих инструментов. Сегодня в мире существуют сотни различных версий этих инструментов, которые постоянно совершенствуются, постоянно расширяя диапазон своего применения. Работа Бауэра прямо или косвенно влияет на многие области современного материаловедения: поверхности, тонкие пленки, электронные материалы, катализ и приборостроение. Изобретение и развитие микроскопии поверхности с использованием электронов низкой энергии произвели революцию в изучении науки о поверхности и науки о тонких пленках.

Бауэр является автором или соавтором более 470 публикаций (среди них 88 обзорных статей и глав книг) и двух книг: «Дифракция электронов: теория, практика и приложения», 1958 г. (на немецком языке) и «Микроскопия поверхности с электронами низкой энергии». , 2014.

Награды

• Премия Геде Немецкого вакуумного общества (1988 г.) – «За изобретение электронного микроскопа низкой энергии».
• Избранный член Геттингенской академии наук, Германия (1989 г.).
• Член Американского физического общества (1991).
• Премия Медарда В. Уэлча Американского вакуумного общества (1992) - «За его вклад в фундаментальное понимание зарождения и роста тонких пленок, а также за изобретение, разработку и использование нескольких методов определения характеристик поверхности для изучения этих тонких пленок»
• Niedersachsenpreis for Science (1994) – «За развитие LEEM и за исследования тонких пленок».
• Член Американского вакуумного общества (1994).
• Награда 141-го комитета Японского общества содействия науке по микролучевому анализу (2003 г.) - «За выдающиеся исследования в области микробучевого анализа и вклад в работу Комитета JSPS 141»
• Премия BESSY за инновации в области синхротронного излучения (2004 г.) – «Отличный вклад в разработку фотоэлектронно-эмиссионного микроскопа (PEEM) как системы обнаружения фотоэлектронов с разрешением по энергии, пространству и времени».
• Премия Дэвиссона-Гермера Американского физического общества (2005 г.) – «За вклад в науку о зарождении и росте тонких пленок, а также за изобретение низкоэнергетической электронной микроскопии»
• Премия Гумбольдта (2008 г.) — «За выдающиеся достижения в области физики твердого тела».
• Почетный доктор, Университет Марии Склодовской-Кюри, Люблин, Польша (2008).
• Сотрудник Elettra Sincrotrone Триест, Италия (2013 г.) – «Профессор Эрнст Бауэр – выдающийся физик и ученый-поверхностник, внесший фундаментальный вклад в понимание механизмов эпитаксиального роста и в развитие методов микроскопии».
• Почетный доктор, Вроцлавский университет, Вроцлав, Польша (2014).
• Международный член Японского общества прикладной физики (2015 г.) – «Признание иностранных исследователей, внесших значительный вклад в прогресс прикладной физики посредством международной деятельности, связанной с JSAP»
• Почетный профессор Чунцинского университета, Китай (2015 г.) – «За выдающиеся научные достижения».

Избранные ссылки

1. Бауэр, Эрнст (1958). «Феноменологическая теория осаждения кристаллов на поверхности. I». Журнал кристаллографии . 110 (1–6): 372–394. Бибкод : 1958ЗК....110..372Б . дои : 10.1524/zkri.1958.110.1-6.372 . ISSN   0044-2968 .
2. Телипс, В.; Бауэр, Э. (1985). «Аналитический поверхностный электронный микроскоп СВВ отражения и эмиссии». Ультрамикроскопия . 17 (1): 57–65. дои : 10.1016/0304-3991(85)90177-9 . ISSN   0304-3991 .
3. Бауэр, Э.; ван дер Мерве, Ян Х. (1986). «Структура и рост кристаллических сверхрешеток: от монослоя к сверхрешетке». Физический обзор B . 33 (6): 3657–3671. Бибкод : 1986PhRvB..33.3657B . дои : 10.1103/PhysRevB.33.3657 . ISSN   0163-1829 . ПМИД   9938773 .
4. Бауэр, Э. (1991). «Ультратонкие металлические пленки: от одного к трехмерному пленарному докладу». Доклады Бунзеновского общества физической химии . 95 (11): 1315–1325. дои : 10.1002/bbpc.19910951102 . ISSN   0005-9021 .
5. Бауэр, Э.; Франц, Т.; Козиол, К.; Лилиенкамп, Г.; Шмидт, Т. (1997). «Последние достижения в области LEEM/PEEM для структурного и химического анализа». Химический, структурный и электронный анализ гетерогенных поверхностей в нанометровом масштабе . стр. 75–91. дои : 10.1007/978-94-011-5724-7_5 . ISBN  978-94-010-6414-9 .
6. Бауэр, Эрнст (2012). «Основы ЛЭМ». Поверхностный обзор и письма . 05 (6): 1275–1286. дои : 10.1142/S0218625X98001614 . ISSN   0218-625X .
7. Здыб Р.; Бауэр, Э. (2002). «Спин-разрешенная незанятая электронная зонная структура на основе квантово-размерных колебаний в отражательной способности медленных электронов от ультратонких ферромагнитных кристаллов». Письма о физических отзывах . 88 (16): 166403. Бибкод : 2002PhRvL..88p6403Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.88.166403 . ISSN   0031-9007 . ПМИД   11955243 .
8. Локателли, А; Бауэр, Э. (2008). «Последние достижения в области химической и магнитной визуализации поверхностей и интерфейсов с помощью XPEEM». Физический журнал: конденсированное вещество . 20 (9): 093002. doi : 10.1088/0953-8984/20/9/093002 . ISSN   0953-8984 . S2CID   117948724 . <
9. Бауэр, Эрнст; Ман, Ка Л.; Павловская, Анастасия; Локателли, Андреа; Ментеш, Тевфик О.; Ниньо, Мигель А.; Альтман, Майкл С. (2014). «Образование Fe3S4 (грейгита) реакцией пар-твердое тело». Дж. Матер. хим. ЧЕЙ . 2 (6): 1903–1913. дои : 10.1039/C3TA13909C . ISSN   2050-7488 .
10. Левандовский, Миколай; Грут, Ирен Миннесота; Цинь, Чжи-Хуэй; Оссовский, Томаш; Пабисяк, Томаш; Кейна, Адам; Павловская, Анастасия; Шайхутдинов, Шамиль; Фройнд, Ханс-Иоахим; Бауэр, Эрнст (2016). «Наномасштабные узоры на поверхности полярных оксидов». Химия материалов . 28 (20): 7433–7443. doi : 10.1021/acs.chemmater.6b03040 . ISSN   0897-4756 .
11. Павловская А.; Добрев Д. и Бауэр Э. (2019). «Высокотемпературное равновесие и форма роста малых частиц: случай таллия», J. Phys. хим. С 123 (13): 8000-8004. doi:10.1021/acs.jpcc.8b07411 . ISSN 1932-7455

Внешние ссылки

• Веб-страница Эрнста Бауэра в Университете штата Аризона