Přednáška je zaměřena na principy modifikace materiálů iontovými svazky - iontovou implantaci. Iontová implantace je založena na využití nabitých částic s definovanou energií, které jsou implantovány do povrchové vrstvy materiálů. První část přednášky je zaměřená na teorii energetických ztrát iontů, teoretický a semi-empirický popis elektronového a jaderného brzdění iontů v látkách. V závislosti na použitých parametrech implantace (iontová fluence, hmotnost iontu, energie iontu) lze s velkou přesností kontrolovat množství deponované energie, množství dopantu a jeho hloubkovou distribuci v materiálu, případně výsledné modifikované vlastnosti povrchové vrstvy, čímž definujeme výsledné fyzikální vlastnosti materiálu syntetizovaného iontovými svazky. Zvláště budou akcentovány možnosti použití fokusovaných iontových svazků pro vytváření mikro a nanostruktur iontovou implantací, iontovou litografií s využitím iontů s energiemi řádově MeV. Budou diskutovány nejvýznačnější příklady vytváření nano a mikrostruktur pro optiku, fotoniku, spintroniku a elektronické aplikace v polymerech, sklech a polovodičových materiálech. Monoenergetická iontová implantace využívá typicky pro produkci iontových svazků urychlovače nabitých částic a iontové implantátory, které nabízejí nepřeberné množství kombinací typů, hmotností a energií iontů současně se specifickou instrumentací fokusovaných iontových svazků. Jak je v přednášce ukázáno, tak iontová implantace modifikuje fyzikální vlastnosti ionty implantovaných materiálů vlivem narušení chemických vazeb, probíhající ionizace materiálu, vytvářením defektů, uvolňování těkavých sloučenin z materiálu, rozdílným polohování dopantu ve struktuře ozařovaného materiálu, což ve výsledku vede ke změně chemického složení, elektronové struktury, chemických vazeb, probíhají dynamické změny v pohybu defektů v materiálu, při lokální depozici energie probíhá např. i termolýza např. v polymerních materiálech. Iontová implantace fokusovanými svazky pak je schopna vytvářet v různých typech materiálů mikrostruktury a nanostruktury tj. syntetizovat struktury zcela nových vlastností, což bude obsahem závěrečné části přednášky. [1]James W. Mayer, M. Nastasi, Y. Wang, Ion Implantation and Synthesis of Materials, Springer Verlag, 2006. [2] H. Ryssel, H. Glawischnig, Ion Implantation Techniques, Springer Science & Business Media, 2012. [3] Ch. Kittel, Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha, 1985 [4] James F.; Ziegler, J. P. Biersack, SRIM - The stopping and range of ions in matter (2010), , Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, Volume 268, Issue 11-12, p. 1818-1823. [5] D. Fink, Fundamentals of Ion-Irradiated Polymers, Springer, Berlin, Heidelberg, 2004. [6] L. C. Feldmann, J. W. Mayer, S. T. Picraux, Material Analysis by Ion Channelling, Academic Press, New York, 1982. [7] J. F. Ziegler, The Stopping of Energetic Light Ions in Elemental Matter, Version SRIM- 2012. Available at: http://www.srim.org/. [8] Accelerator school CERN, http://cds.cern.ch/record/813710/files/CERN-2006- 012.pdf?version=1 [9] J. R. Tesmer, Handbook of Modern Ion Beam Materials Analysis, Material Research Society, Pittsburg, Pennsylvania, 1995.
|
Přednáška je zaměřena na principy modifikace materiálů iontovými svazky ? iontovou implantaci. Iontová implantace je založena na využití nabitých částic s definovanou energií, které jsou implantovány do povrchové vrstvy materiálů. První část přednášky je zaměřená na teorii energetických ztrát iontů, teoretický a semi-empirický popis elektronového a jaderného brzdění iontů v látkách. V závislosti na použitých parametrech implantace (iontová fluence, hmotnost iontu, energie iontu) lze s velkou přesností kontrolovat množství deponované energie, množství dopantu a jeho hloubkovou distribuci v materiálu, případně výsledné modifikované vlastnosti povrchové vrstvy, čímž definujeme výsledné fyzikální vlastnosti materiálu syntetizovaného iontovými svazky. Monoenergetická iontová implantace využívá typicky pro produkci iontových svazků urychlovače nabitých částic a iontové implantátory, které nabízejí nepřeberné množství kombinací typů, hmotností a energií iontů což je obsahem druhé části přednášky. V druhé části přednášky jsou shrnuty základní instrumentální zařízení pro produkci iontových svazků (urychlovače, implantory) a vysvětleny fyzikální principy jejich fungování. Jak je v přednášce ukázáno, tak iontová implantace modifikuje fyzikální vlastnosti ionty implantovaných materiálů vlivem narušení chemických vazeb, probíhající ionizace materiálu, vytvářením defektů, uvolňování těkavých sloučenin z materiálu, rozdílným polohování dopantu ve struktuře ozařovaného materiálu, což ve výsledku vede ke změně chemického složení, elektronové struktury, chemických vazeb, probíhají dynamické změny v pohybu defektů v materiálu, při lokální depozici energie probíhá např. i termolýza např. v polymerních materiálech. Iontová implantace fokusovanými svazky pak je schopna vytvářet v různých typech materiálů mikrostruktury a nanostruktury tj. syntetizovat struktury zcela nových vlastností, což bude obsahem závěrečné části přednášky. Součástí přednášky bude také přehled aplikace materiálů získaných iontovou implantací (nanostrukturování, nanokompozity atd.) a povrchově mikrostrukturovaných materiálů (iontové mikroobrábění) pro materiály aplikovatelné v optice, optoelektronice, biokompatibilních materiálech atd. Praktické prokázání znalostí provedením měření a vypracováním protokolu na vybrané problematice z okruhu přednášek.
|