06/C202

 

Estudio de procesos básicos en superficies sólidas: Interacción de iones y crecimiento de películas delgadas aislantes

Study of basic processes in solid surfaces: Ion interaction and growth of thin insulator films

 

Director: SÁNCHEZ, Esteban Alejandro

E-mail: esanchez@cab.cnea.gov.ar

 

Integrantes: GRIZZI, Oscar; GAYONE, Julio Esteban; MARTIARENA, María Luz; PONCE, Víctor Hugo; DE FERRARIS, Leonardo; LUSTEMBERG, Pablo; RODRÍGUEZ, Luis; ANTICUAR, Oscar; WENGER, Carlos; SAURO, Enzo

 

Resumen Técnico

Se estudia desde el punto de vista experimental y teórico aspectos básicos de la interacción de iones con superficies sólidas y el crecimiento de películas delgadas en sustratos metálicos y semiconductores. En relación con el primer tema se estudia la emisión de electrones resultante del bombardeo de superficies metálicas (Al, Cu, Ag) y aislantes (LiF, AlF3, TiO2) con iones livianos (H+, He+) y pesados (Ne+, Ar+, Kr+) a energías comprendidas entre 3 y 100 keV y a ángulos de incidencia rasante. Se utilizan superficies mono y policristalinas, sustratos gruesos puros, y con películas delgadas o moléculas adsorbidas. Se espera obtener información sobre procesos de excitaciones individuales y colectivas de electrones, de procesos Auger, de autoionización y de ionización resonante. Se estudia el efecto de los potenciales inducidos en la superficie y de la topografía de la misma sobre la emisión electrónica. Se estudian también los mecanismos de intercambio de electrones con la superficie que ocurren durante el proceso de reflexión de los iones o durante la emisión de átomos (sustrato y adsorbato).

Además se estudia la adsorción de películas aislantes de fluoruros sobre diferentes sustratos. Se caracteriza la cinética de adsorción, su dependencia y su estabilidad con la temperatura del sustrato, y la cinética de desorción por temperatura. Se realizan estudios tendientes a determinar si existe orden cristalográfico y la estructura electrónica de las películas utilizando espectroscopías de iones y de electrones.

Las mediciones se realizan con el equipo experimental desarrollado en el laboratorio que ha sido financiado por PICT de la ANPCyT (97, 98 y 99) que permite la detección de iones positivos, iones negativos y átomos neutros en forma simultánea, por técnicas de tiempo de vuelo y en función del ángulo de dispersión, que puede variarse en forma continua e independiente del ángulo de incidencia.

En forma paralela con estos trabajos se implementan nuevas técnicas de espectroscopía de electrones de baja energía y se instala un microscopio de AFM-STM variable en temperatura que opera en ultra alto vacío.

El proyecto incluye colaboraciones con varios laboratorios del país y del exterior y la realización de dos tesis de doctorado y una tesis de maestría.

 

Summary

We study experimentally and theoretically basic aspects of the ion-surface interaction and the growth of thin inorganic films on metallic and insulator surfaces. Concerning the first subject we study the electron emission resulting from light (H+, He+) and heavy (Ne+, Ar+, Kr+) grazing ion bombardment of metallic (Al, Cu, Ag) and insulator (LiF, AlF3, TiO2) surfaces at energies from 3 to 100 keV. Mono and polycrystalline surfaces are used, both pure thick substrates and with adsorbed thin films or molecules. We expect to obtain information about single and collective electron excitations, Auger and autoionising transitions, and resonant coherent ionisation. We study the effect of the surface induced potentials on the electron emission processes. We also study the mechanisms for electron exchange with the surface, taking place during both the projectile reflection and the surface atom emission (Substrate and adsorbed).

We study the adsorption of fluoride insulator films on different substrates. The adsorption kinetics is characterised, together with the dependence and stability on substrate temperature, and the desorption kinetics. Experiments based on electron and ion spectroscopies are carried on in order to determine the surface electronic structure and if there is crystallographic order. The measurements are carried on a system developed during previous PITCs (97, 98, and 99) which allows simultaneous detection of positive and negative ions, and neutral particles, using time of flight techniques, and with continuous and independent variation of scattering and incident angles.

Together with this research program we paln to install new techniques based on low energy electron spectroscopies and a UHV variable temperature AFM-STM.

The project considers collaborations with several groups from Argentina and from foreign countries and the doctoral and magister . Three fellowships are performing two doctoral and one magister thesis work.