Ernst G. Bauer

Ernst G. Bauer.

Ernst G. Bauer (född 1928) är en tysk-amerikansk fysiker känd för sina studier inom området ytvetenskap. Hans bidrag är hans arbete med att etablera mekanismer för tunnfilmstillväxt och kärnbildning och hans uppfinning 1962 av Low Energy Electron Microscopy (LEEM), som kom till förverkligande 1985 i Ernst Bauers arbetsgrupp i Tyskland. I början av 1990-talet utökade han LEEM-tekniken i två riktningar genom att utveckla Spin-Polarized Low Energy Electron Microscopy (SPLEEM) och Spectroscopic Photo Emission and Low Energy Electron Microscopy (SPELEEM). Han är för närvarande Distinguished Research Professor emeritus vid Arizona State University .

Biografi

Ernst Bauer studerade vid Universität München, Tyskland, där han fick sin magisterexamen MS (1953) och doktorsexamen i filosofi PhD (1955) i fysik. 1958 flyttade han till Michelson Laboratory i China Lake, Kalifornien, där han blev chef för Crystal Physics Branch och amerikansk medborgare. Han tillträdde ställningen som professor och direktör för fysikinstitutet vid Technical University Clausthal, Tyskland, 1969. Han utnämndes till Distinguished Research Professor 1991 vid Arizona State University. Han fortsatte sin forskningsverksamhet i Tyskland fram till 1996. Sedan 1996 arbetade han heltid vid Arizona State University, och sedan 2010 är han Distinguished Research Professor Emeritus och arbetar deltid i ASU.

Tunna filmer och ytor

Bauer har bidragit till området epitaxi och filmtillväxt sedan mitten av 1950-talet. Han började sin vetenskapliga karriär i München med studiet av tillväxten och strukturen av antireflektionsskikt med elektronmikroskopi och elektrondiffraktion. Hans doktorsavhandling handlade om strukturen och tillväxten av tunna förångade skikt av joniska material och var den första systematiska omfattande studien av epitaxiell och fiberorienterad tillväxt genom att kombinera elektronmikroskopi och elektrondiffraktion. Detta experimentella arbete stimulerade ett grundläggande bidrag till teorin om epitaxi. Han härledde 1958 en klassificering av de grundläggande tunnfilmstillväxtlägena, som han kallade Frank-van der Merwe (lager-för-lager-tillväxt), Volmer-Weber (ö-tillväxt) och Stranski-Krastanov-tillväxt (lager+ö-tillväxt). Hans termodynamiska kriterium och terminologi används idag över hela världen. Samma år kom Bauers bok om "Elektrondiffraktion: teori, praktik och tillämpning".

Strax efter hans ankomst till Michelson Laboratory i Kalifornien föddes ytvetenskap. Han var tidigt involverad i det för att förstå tunnfilmsfenomen. Under denna period startade han in situ tunnfilmstillväxtstudier med konventionell elektronmikroskopi, ultrahögvakuum UHV-reflektionselektrondiffraktion, lågenergielektrondiffraktion LEED och Auger-elektronspektroskopi. Adsorptionens betydelse för den initiala tillväxten av tunna filmer ledde honom också till adsorptionsstudier.

Bauer insåg redan 1961 att elektronmikroskopi med användning av de diffrakterade elektronerna för avbildning skulle vara oerhört viktigt för ytvetenskapens framtid. Uppfinningen 1962 av lågenergielektronmikroskopet (LEEM) stimulerades av en vetenskaplig dispyt med Lester Germer om hans tolkning av lågenergielektrondiffraktionsmönster (LEED) 1960. Som i alla tidigare LEED-studier hade Germer antagit att LEED-mönster kan tolkas genom enkelspridning. Bauer korrigerade detta genom att tolka dessa observationer genom dubbelspridning. Han konstruerade det första LEEM-instrumentet och rapporterade det vid den femte internationella kongressen för elektronmikroskopi 1962. På 1960-talet utvecklade han också den teoretiska bakgrund som behövs för förståelsen av LEEM.

Efter att han flyttade till det tekniska universitetet i Clausthal (Tyskland) 1969 byggde Bauer upp en brett baserad ytvetenskapsgrupp som omfattade ett stort antal elektron- och jonstråletekniker såväl som optiska metoder. Den kvantitativa analysen av termisk desorptionsspektroskopi (TDS eller TPD) utvecklades, en metod som nu används allmänt i synnerhet inom ytkemi. Arbetsfunktionsmätningar utvecklades och användes för att bestämma de termodynamiska egenskaperna hos tvådimensionella system med attraktiva laterala interaktioner. För studiet av tvådimensionella system med repulsiva eller oscillerande interaktioner utvecklade hans grupp LEED-diffraktometri. Han utvecklade elektronstimulerad desorption (ESD) och statisk SIMS för studier av adsorberade skikt och ultratunna filmer på enkristallytor; alkalijonspridning (ISS) för strukturanalys av ytor; fältjonmikroskopi (FIM) av enskilda atomer och kluster; UHV-SEM studier av ytsmältning.

Bauer har bidragit till de flesta aspekterna av ytvetenskap sedan starten.

Ytelektronmikroskopi med lågenergielektroner (LEEM, SPLEEM, SPELEEM, PEEM etc.)

Betydande förståelse för ytor och tunna filmer har uppnåtts genom sidomedelvärdesmättekniker, men det har blivit uppenbart att många problem kan lösas endast genom sidoupplösningsmetoder (ytmikroskopi).

Bauer uppfann lågenergielektronmikroskopi (LEEM) redan 1962 men han var tvungen att övervinna intensiv skepsis mot forskare och även många vetenskapliga och finansieringshinder innan LEEM slutligen kom till förverkligande 1985. Hans arbete uppmärksammades av en mycket bredare allmän vetenskaplig gemenskap på 1980-talet, när det mogna LEEM började producera de mycket imponerande realtids högupplösta dynamiska bildinspelningarna av atomära processer som kristallkärnbildning och tillväxt, sublimering, fasövergångar och epitaxi på ytor. De höga signalintensiteterna som finns tillgängliga i LEEM (jämfört med röntgenbilder) gjorde det möjligt att observera ytstruktur och dynamiska processer i verklig rymd och realtid vid provtemperaturer upp till 1500 K med 10 nm lateral upplösning och atomdjupupplösning.

Sedan 1985 har många experiment med ytelektronmikroskopi med lågenergielektroner utförts i Bauers grupp. De vetenskapliga resultaten av hans studier publiceras i 212 artiklar (57 av dem översiktsartiklar).

I slutet av 1980-talet i början av 1990-talet utökade Bauer LEEM-tekniken i två viktiga riktningar genom att utveckla Spin-Polarized Low Energy Electron Microscopy (SPLEEM) och Spectroscopic Photo Emission and Low Energy Electron Microscopy (SPELEEM). Kombinationen av dessa metoder möjliggör nu en omfattande (strukturell, kemisk, magnetisk och elektronisk) karakterisering av ytor och tunna filmer på 10 nm-skalan.

Över 60 LEEM-instrument är nu installerade och fungerar i många laboratorier och synkrotronstrålningsanläggningar runt om i världen (USA, Europa och Asien). Ett viktigt erkännande för Bauers ansträngningar inom ytmikroskopi är det ökande antalet forskare som är involverade i LEEM-forskning, vilket återspeglas i anordnandet av tvååriga LEEM/PEEM-workshops, varav den första anordnades av Bauer och Anastassia Pavlovska i Arizona 1998. Nästa nummer elva LEEM/PEEM11-workshop kommer att hållas 2018 i Kina.

Den höga ljusstyrkan hos tredje generationens synkrotronstrålningskällor har öppnat dörren till kemisk och magnetisk ytavbildning med upplösningar inom 10 nm-området. Efter synkrotronstrålningsljuskällan ELETTRA i Trieste finns nu åtta andra synkrotronstrålningskällor: SLS i Schweiz, Spring-8 i Japan, Diamond i Storbritannien, Maxlab i Sverige, ALBA i Spanien, BNL i USA, SSRF i Kina, Synchrotron Thailand. även utrustad med SPELEEM-instrument.

Framgången med instrumentutvecklingen i Bauers grupp vid Technical University Clausthal har lett till kommersiell produktion av dessa instrument och stimulerat flera andra grupper att utveckla liknande instrument för ytavbildning med lågenergielektroner, vilket resulterat i en mängd olika kommersiella instrument. Därmed har Bauers grupp i Clausthal blivit vaggan för modern ytelektronmikroskopi med lågenergielektroner. Ytelektronmikroskopi med lågenergielektroner började med uppfinningen av LEEM. Idag finns det hundratals olika versioner av dessa instrument i världen och utvecklas vidare, vilket kontinuerligt breddar deras applikationsområde.

Bauers arbete påverkar direkt eller indirekt många områden inom modern materialvetenskap: ytor, tunna filmer, elektroniska material, katalys och instrumentering. Uppfinningen och utvecklingen av ytmikroskopi med lågenergielektroner har revolutionerat studiet av ytvetenskap och tunnfilmsvetenskap.

Bauer har skrivit eller varit medförfattare till mer än 460 publikationer (bland dem 88 recensionsartiklar och bokkapitel) och två böcker: "Electron Diffraction: Theory, Practice and Applications", 1958 (på tyska) och "Surface Microscopy with Low Energy Electrons" , 2014.

Bidragen till samhället

Genom kunskapsöverföring: Typiskt för Bauer är att han haft långvarigt vetenskapligt internationellt samarbete under hela sin karriär. Bauer hade besökande forskare från USA, Indien, Japan, Kina, Grekland, Sydafrika, Kanada, Sverige, Korea, Holland etc. (totalt 82 besökare). Bauer har för närvarande intensiva internationella samarbeten med Japan, Polen, Italien, Tyskland och Hong Kong.

Kolloquim/seminariesamtal och genom att undervisa på internationella sommarskolor och kurser (137 samtal från 1997 till 2017).

Handledare för 22 doktorsavhandlingar och 16 masteruppsatser vid Technical University of Clausthal (Tyskland) och i Arizona State University (USA).

Ett viktigt erkännande för Bauers ansträngningar inom ytmikroskopi är det ökande antalet forskare som är involverade i LEEM-forskning, vilket återspeglas i anordnandet av tvååriga LEEM/PEEM-workshops, varav den första anordnades av Bauer och Anastassia Pavlovska i Arizona 1998. Genom att initiera dessa konferenser uppnådde Bauer ett kunskapsutbyte inom LEEM-gemenskapen, som redan är mycket stor. Tio sådana konferenser har redan hållits mycket framgångsrikt.

Bauer's bidrog till en hållbar utveckling av samhället genom initiativ för Arizona State Universitys solenergiprogram. Han initierade framgångsrikt 2006 Arizona State Universitys solenergiinsatser, som kom till förverkligande redan 2008 och expanderade enormt fram till 2014. Från och med mars 2014 var ASU den högsta institutionen för högre utbildning i USA för solgenererande kapacitet.

Utmärkelser

  • Gaede-priset från German Vacuum Society (1988) – "För uppfinningen av lågenergielektronmikroskopet"
  • Vald ledamot av Göttingen vetenskapsakademi, Tyskland (1989)
  • Fellow i American Physical Society (1991)
  • Medard W. Welch Award från American Vacuum Society (1992) – "För hans bidrag till den grundläggande förståelsen av tunnfilmskärnbildning och tillväxt och för hans uppfinning, utveckling och användning av flera ytkarakteriseringstekniker för att studera dessa tunna filmer"
  • Niedersachsenpreis for Science (1994) – "För utvecklingen av LEEM och för hans forskning om tunnfilm"
  • Fellow i American Vacuum Society (1994)
  • Pris från Japan Society for Promotion of Sciences 141:a kommitté för mikrostråleanalys (2003) – "För enastående forskning om mikrostråleanalys och bidrag till JSPS 141-kommittén"
  • BESSY Innovation Award on Synchrotron Radiation (2004) – "Utmärkta bidrag till utvecklingen av fotoelektronemissionsmikroskopet (PEEM) som energi-, rums- och tidsupplöst detektionssystem för fotoelektroner."
  • Davisson-Germer-priset från American Physical Society (2005) – "För bidrag till vetenskapen om tunnfilmskärnbildning och tillväxt, och för uppfinningen av lågenergielektronmikroskopi"
  • Humboldt Research Prize (2008) - "För hans utmärkta prestationer inom fast tillståndets fysik"
  • Doctor Honoris Causa, Maria Sklodowska-Curie universitet, Lublin, Polen (2008)
  • Fellow vid Elettra Sincrotrone Trieste, Italien (2013) – "Professor Ernst Bauer är en framstående fysiker och ytforskare som har gett grundläggande bidrag till förståelsen av epitaxiella tillväxtmekanismer och till utvecklingen av mikroskopitekniker"
  • Doctor Honoris Causa, Wroclaw University, Wroclaw, Polen (2014)
  • International Fellow of the Japanese Society of Applied Physics (2015) – "Erkännande av utländska forskare som har gjort anmärkningsvärda bidrag till framstegen inom tillämpad fysik genom internationella aktiviteter relaterade till JSAP"
  • Hedersprofessor vid Chongqings universitet, Kina (2015) – "För enastående akademiska prestationer"

Utvalda referenser

  1.   Bauer, Ernst (1958). "Phänomenologische Theorie der Kristallabscheidung an Oberflächen. I". Zeitschrift für Kristallografi . 110 (1–6): 372–394. doi : 10.1524/zkri.1958.110.1-6.372 . ISSN 0044-2968 .
  2.   Telieps, W.; Bauer, E. (1985). "En analytisk reflektion och emission UHV ytelektronmikroskop". Ultramikroskopi . 17 (1): 57–65. doi : 10.1016/0304-3991(85)90177-9 . ISSN 0304-3991 .
  3.    Bauer, E.; van der Merwe, Jan H. (1986). "Struktur och tillväxt av kristallina supergitter: Från monolager till supergitter". Fysisk granskning B . 33 (6): 3657–3671. doi : 10.1103/PhysRevB.33.3657 . ISSN 0163-1829 . PMID 9938773 .
  4.   Bauer, E. (1991). "Ultrathin Metal Films: From One to Three Dimensions Plenary Lecture". Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie . 95 (11): 1315–1325. doi : 10.1002/bbpc.19910951102 . ISSN 0005-9021 .
  5.   Bauer, E.; Franz, T.; Koziol, C.; Lilienkamp, ​​G.; Schmidt, T. (1997). "Senaste framsteg inom LEEM/PEEM för strukturell och kemisk analys". Kemisk, strukturell och elektronisk analys av heterogena ytor på nanometerskala . s. 75–91. doi : 10.1007/978-94-011-5724-7_5 . ISBN 978-94-010-6414-9 .
  6.   Bauer, Ernst (2012). "LEEM Basics". Ytgranskning och brev . 05 (6): 1275–1286. doi : 10.1142/S0218625X98001614 . ISSN 0218-625X .
  7.    Zdyb, R.; Bauer, E. (2002). "Spin-upplöst obesatt elektroniskt bandstruktur från kvantstorleksoscillationer i reflektiviteten hos långsamma elektroner från ultratunna ferromagnetiska kristaller". Fysiska granskningsbrev . 88 (16): 166403. doi : 10.1103/PhysRevLett.88.166403 . ISSN 0031-9007 . PMID 11955243 .
  8.   Locatelli, A; Bauer, E (2008). "Senaste framsteg inom kemisk och magnetisk avbildning av ytor och gränssnitt av XPEEM". Journal of Physics: Condensed Matter . 20 (9): 093002. doi : 10.1088/0953-8984/20/9/093002 . ISSN 0953-8984 . <
  9.   Bauer, Ernst; Man, Ka L.; Pavlovska, Anastassia; Locatelli, Andrea; Menteş, Tevfik O.; Niño, Miguel A.; Altman, Michael S. (2014). "Fe3S4(greigit) bildning genom ånga-fast reaktion". J. Mater. Chem. A . 2 (6): 1903–1913. doi : 10.1039/C3TA13909C . ISSN 2050-7488 .
  10.   Lewandowski, Mikołaj; Groot, Irene MN; Qin, Zhi-Hui; Ossowski, Tomasz; Pabisiak, Tomasz; Kiejna, Adam; Pavlovska, Anastassia; Shaikhutdinov, Shamil; Freund, Hans-Joachim; Bauer, Ernst (2016). "Nanoskala mönster på polära oxidytor". Materialkemi . 28 (20): 7433–7443. doi : 10.1021/acs.chemmater.6b03040 . ISSN 0897-4756 .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ernst_G._Bauer&oldid=1133086671 "