Wechselwirkung langsamer hochgeladener Ionen mit der Oberfläche von Ionenkristallen und Isolatoren

慢速高电荷离子与离子晶体和绝缘体表面的相互作用

• 批准号: 185024849
• 负责人: Dr. Stefan Facsko, since 4/2011
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/185024849?language=en
• 关键词: Wechselwirkung; langsamer; hochgeladener; Ionen; mit

Experimente in jüngster Vergangenheit haben gezeigt, dass die Deposition der potentiellen Energie hochgeladener Ionen an der Oberfläche von Ionenkristallen die Erzeugung nm-großer Strukturen initiieren kann. Da die Ursache der Strukturerzeugung in der potentiellen Energie der Ionen liegt, kann im Gegensatz zu herkömmlichen Lithographieverfahren mit sehr langsamen Projektilen gearbeitet werden. Damit lassen sich Strukturänderungen an der Oberfläche erzeugen ohne dabei Strahlenschäden im Inneren des Festkörpers hervorzurufen. Für den Prozess der Nanostrukturierung durch hochgeladene Ionen konnten in Vorarbeit der Antragsteller erstmalig Modelle erarbeitet werden, in denen am konkreten Beispiel der Oberflächen CaF2 und KBr lokale Phasenübergänge sowie Defekterzeugung als Ursachen der Strukturerzeugung identifiziert wurden. Die Adaption dieser Modelle auf den allgemeinen Fall der Ionenkristalloberflächen stellt eines der Hauptziele des vorliegenden Forschungsprojektes dar. In systematischen Untersuchungen mittels Rasterkraftmikroskopie sollen dazu die expliziten Einflüsse von kinetischer und potentieller Projektilenergie sowie von Synergieeffekten aus beiden Energien auf den Prozess der Strukturerzeugung herausgestellt werden. Die gezielte Variation von Ionenauftreffwinkel und Oberflächentemperatur soll dabei ein möglichst detailliertes Bild über die Quantität dieser Abhängigkeiten auf unterschiedlichen Ionenkristalloberflächen liefern. Weiter wird angestrebt, durch Variationen der genannten Parameter Aufschluss über den Zusammenhang zwischen den Mechanismen der Defekterzeugung und der Phononenanregung bei der Erzeugung individueller Nanostrukturen zu erlangen. Der essentiellen Fragestellung nach der inneren Struktur der erzeugten Nanostrukturen, d.h. nach der chemischen Zusammensetzung sowie der kristallographischen Ordnung, soll im vorliegenden Projekt erstmalig in Untersuchungen mittels Transmissionselektronenmikroskopie nachgegangen werden. Die bestehende internationale Zusammenarbeit bei der Projektierung der Experimente sowie bei der systematischen Analyse und Modellierung der Messergebnisse mit der Technischen Universität Wien, soll im Rahmen dieses Projektes fortgesetzt und weiter vertieft werden.

实验表明，在初始的纳米大结构中，离子和离子表面的能量沉积可能会增加。在离子能量的潜在作用下，结构的强度可以通过韦尔登的长距离投影来实现。Damit lassen sich Strukturänderungen an der Oberfläche erzeugen ohne dabei Strahlenschäden im Inneren des Festkörpers hervorzurufen.在纳米结构的过程中，通过高分子离子在前处理中的作用，可以建立韦尔登结构模型，并在一定条件下，通过CaF 2和KBr的局部相识别来确定纳米结构的识别。该模型在电离层大气层下降时的适应性也是前研究项目的主要内容。在系统的研究中，Rasterkraftmikroskopie解决了动力学和潜能的影响，这是由韦尔登过程中的能量协同效应引起的。Ionenauftreffwinkel和Oberflächentemperatur的温度变化可以在Ionenkristalloberflächenliefern上的Abhängigkeiten的数量上提供更多的细节。由于根参数Aufschluss über en Zusammenhang zwischen den Mechanismen der Defekterzeugung und der Phonenanregung bei der Erzeugung individueller Nanostrukturen zu埃尔兰根的变化，Weiter会感到愤怒。Der essentiellen Fragestellung nach der inneren Struktur der erzeugten Nanostrukturen，d.h.在化学合成中，采用气相色谱法，解决了在韦尔登中使用透射电子显微镜的问题。最好的国际合作是在维也纳工业大学进行的系统分析和建模的实验项目，以解决拉赫曼的这些项目的fortgesetzt和weiter vertieft韦尔登问题。

项目成果

Surface modifications of BaF2 and CaF2 single crystals by slow highly charged ions

• DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.03.083
• 发表时间: 2014-08
• 期刊: Applied Surface Science
• 影响因子: 6.7
• 作者: A. S. El-Said;R. Heller;R. Wilhelm;S. Facsko;F. Aumayr

Highly charged ion induced nanostructures at surfaces by strong electronic excitations

• DOI: 10.1016/j.progsurf.2015.06.001
• 发表时间: 2015-08
• 期刊: Progress in Surface Science
• 影响因子: 6.4
• 作者: R. Wilhelm;A. S. El-Said;F. Krok;R. Heller;E. Gruber;F. Aumayr;S. Facsko

Charge exchange and energy loss of slow highly charged ions in 1 nm thick carbon nanomembranes.

• DOI: 10.1103/physrevlett.112.153201
• 发表时间: 2013-11
• 期刊: Physical review letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: R. Wilhelm;E. Gruber;R. Ritter;R. Heller;S. Facsko;F. Aumayr

Nanostructuring CaF2 surfaces with slow highly charged ions

具有慢速高电荷离子的纳米结构 CaF2 表面

• DOI: 10.1088/1742-6596/488/1/012002
• 发表时间: 2014
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: A. S. El-Said;R. A. Wilhelm;R. Heller;R. Ritter;G. Wachter;S. Facsko;C. Lemell;J. Burgdörfer;F. Aumayr
• 通讯作者: F. Aumayr

Pit formation on poly(methyl methacrylate) due to ablation induced by individual slow highly charged ion impact

由于单个缓慢的高电荷离子冲击引起的烧蚀，聚甲基丙烯酸甲酯上形成凹坑

• DOI: 10.1209/0295-5075/97/13001
• 发表时间: 2012
• 期刊: EPL (Europhysics Letters)
• 作者: R. Ritter;R. A. Wilhelm;R. Ginzel;G. Kowarik;R. Heller;A. S. El-Said;R. M. Papaléo;W. Rupp;J. R. Crespo López-Urrutia;J. Ullrich;S. Facsko;F. Aumayr
• 通讯作者: F. Aumayr