Szigetelő anyagok ionnyalábos analízise Fizikus vándorgyűlés, Szeged 2016. augusztus 24-27. Szilágyi Edit, Kótai Endre MTA Wigner FK, Nukleáris Anyagtudományi.

Az előadások a következő témára: "Szigetelő anyagok ionnyalábos analízise Fizikus vándorgyűlés, Szeged 2016. augusztus 24-27. Szilágyi Edit, Kótai Endre MTA Wigner FK, Nukleáris Anyagtudományi."— Előadás másolata:

1 Szigetelő anyagok ionnyalábos analízise Fizikus vándorgyűlés, Szeged augusztus Szilágyi Edit, Kótai Endre MTA Wigner FK, Nukleáris Anyagtudományi Osztály

2 Az előadás vázlata Szigetelő minták viselkedése ion besugárzás során
árammérés problémái; feltöltődés, szikrázás, világítás. Miért zavar, és hogyan kerülhetjük el a minták feltöltődést? csomagolás; vezető bevonatok (vékony fém, C, stb.); „elegendően” kis áramerősség használata; elektronforrás. Összefoglalás

3 MBE kalibrációs minta: Pt/Ti szilíciumon
Ionnyalábos analízis Ionnyalábos analízis (RBS, ERDA, NRA, PIXE, IL …) során az ionnyaláb által kiváltott reakciótermék (részecske, röntgen, gamma, fény, stb.) energiaeloszlásából következtetünk a minta összetételére. A mérések kiértékeléshez szükséges a mérés dózisa, Q. MBE kalibrációs minta: Pt/Ti szilíciumon

4 Árammérés Árammérési lehetőségek: a mintatartón,
a kamra, mint Faraday-kalitka használatával, transzmissziós Faraday-kalitka A kalitka előnye: a minta minőségétől, geometriájától független; elektronforrás alkalmazható; F. Pászti et al., Nucl. Instr. Meth B47 (1990) 187.

5 Zavaró fények: kopásállóság növelése nitrogén implantációval
koptatógép Kvarc rúd mérése. Felbontás javítása: vakdetektor !!! E. Szilágyi et al., Nucl. Instr. Meth B58 (1991) 98.

6 Feltöltődés Feltöltődés megelőzésének módszerei:
Csomagolás; Vezető bevonatok (vékony fém, C, stb.); „Elegendően” kis áramerősség használata; Elektronforrás alkalmazása. Feltöltődés hatása a spektrumokon: Élek eltolódása; Élek elmosódása;

7 Feltöltődés hatásai Töltésállapot változás lehet szóródás közben!
D.E. Szőcs et al., Nucl. Instr. Meth B268 (2010) 1857.

8 Bevonatok alkalmazása
PIXE-nél alkalmazható a vezető spray, ez RBS/ERDA-nál viszont nem elég egyenletes; A bevonat lehetőleg vékony, és egyenletes legyen; Vékony (néhány nm) szén- vagy aranybevonat megfelelő, de „ne zavarja a spektrumot”. Hátrány: Külön mintakészítő berendezést igényel; Ionlumineszcenciánál a bevonat nem alkalmazható, ott legtöbbször már a vákuumból származó felületi lerakódás is zavaró lehet.

9 Bevonatok alkalmazása
Implantált üveg spektrumai feltöltődve, illetve szénbevonattal. A két mérés között változhat a feltöltődés mértéke, illetve a töltésállapotok aránya is, ezért a feltöltődés megszüntetése szükséges.

10 Áramerősség csökkentése
Előnye: Szinte mindig alkalmazható; Geometriától, foltmérettől függhet a megfelelő áramerősség. Néhány (1-5) nA már megfelelő; Hátránya: Mérési idő növekszik. Csak „érzésre” lehet csinálni. A szikrázást elkerülhetjük, de a minta feltöltődését esetleg nem.

11 ERDA - Hidrogén meghatározása
Hidrogén eloszlás plexiben (poli(metil-metakrilát)-ban). A feltöltődött spektrumok felületi élei kb. 20 keV-vel csúszott el. Alakja torzulhat az alkalmazott abszorbens miatt. Elektronforrás + vakdetektor !

12 Elektronforrás fényszennyezése
Ionlumineszcenciánál az elektronforrás fényszennyezése zavarhat. Bevonat szóba se jöhet. Csomagolás korlátozza a mérést. Ekkor csak az áramerősség csökkentése a megoldás.

13 Összefoglalás Szigetelő minták méréséhez:
elektronforrás mintatartó transzmissziós Faraday-kalitka vak detektor Szigetelő minták méréséhez: a legtöbb esetben ideális megoldás a transzmissziós Faraday-kalitka + vak detektor + elektronforrás együttes alkalmazása, ionlumineszcenciánál pedig az áramerősség csökkentése.

14 Köszönöm a hallgatóság figyelmét!
Köszönetnyilvánítás Horváth Zsolt Endre Sáfrán György Vértesy Zsófia †Pászti Ferenc Seres Csaba Kostka Pál Bányász István Bogdán Csilla Merkel Dániel Szőcs Dániel Köszönöm a hallgatóság figyelmét!