Racjonalista - Strona głównaDo treści


Fundusz Racjonalisty

Wesprzyj nas..
Zarejestrowaliśmy
188.617.800 wizyt
Ponad 1065 autorów napisało dla nas 7364 tekstów. Zajęłyby one 29036 stron A4

Wyszukaj na stronach:

Kryteria szczegółowe

Najnowsze strony..
Archiwum streszczeń..

 Zamierzasz się zaszczepić na SARS-CoV-2?
Tak
Raczej tak
Raczej nie
Nie
Poczekam jeszcze z decyzją
  

Oddano 5670 głosów.
Chcesz wiedzieć więcej?
Zamów dobrą książkę.
Propozycje Racjonalisty:

Złota myśl Racjonalisty:
Doprawdy, nie imponują mi zbytnio ludzie, którzy oświadczają: "Spójrzcie na mnie! Jestem tak wspaniałym tworem, że wszechświat musiał mieć jakiś cel". Nie, wspaniałość tych ludzi wcale mnie nie olśniewa.
Nowinki i ciekawostki naukowe
Technika
Laserowe źródło jonów wytworzy półprzewodniki nowej generacji (20-10-2011)

Do implantowania jonów, czyli ich "wbijania" w powierzchnię materiału, zwykle stosuje się konwencjonalne akceleratory. Laserowe źródła jonów są prostsze, tańsze i bardziej uniwersalne. Emitowane z nich jony mają jednak różne energie i zwykle towarzyszą im zanieczyszczenia. W Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie zbudowano źródło laserowe z unikalnym układem przyspieszania jonów do wybranej energii, który jednocześnie eliminuje zanieczyszczenia. Urządzenie wykorzystano do produkcji próbek półprzewodnika nowej generacji: warstwy krzemionki z uformowanymi nanokryształami germanu.

Laserowe źródła jonów to proste urządzenia, wytwarzające jony wskutek oddziaływania skupionej wiązki laserowej z tarczą umieszczoną w komorze próżniowej. Znajdujące się w tarczy zanieczyszczenia często stwarzają problemy - ich jony mogą wraz z właściwymi jonami wpływać na próbkę. Dodatkowo impuls laserowy wyrywa z tarczy drobiny materiału, które osadzają się na próbce i zaburzają jej powierzchnię. "Aby zapobiec takim efektom, zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy urządzenie do implementacji jonowej z bardzo oryginalnym elektrostatycznym układem przyspieszania jonów", mówi doktorant Marcin Rosiński z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) w Warszawie.

Implementacja jonowa polega na wprowadzeniu jonów w powierzchniowe warstwy materiału w celu zmiany ich właściwości fizycznych, np. mechanicznych lub elektrycznych. Obecnie najczęściej stosuje się w tym celu akceleratory. W porównaniu z nimi laserowe źródła jonów (Laser Ion Source, LIS) mają wiele zalet: są mniejsze, prostsze w budowie i mogą wytwarzać jony z materiałów trudnotopliwych, takich jak tantal czy wolfram. Ponadto wiązka jonowa może być łatwo modyfikowana za pomocą zmian parametrów lasera i geometrii układu laser-tarcza-próbka. Uwolnione jony łatwo też przyspieszać do większych energii w zewnętrznym polu elektrycznym.

Aby źródła typu LIS mogły znaleźć zastosowania przemysłowe, wiązka jonów nie powinna zawierać zanieczyszczeń. Jony należy także dodatkowo przyspieszyć za pomocą pola elektrostatycznego w celu zwiększenia i wyrównania ich energii.

W urządzeniu zbudowanym w IFPiLM impuls laserowy trwa 3,5 nanosekundy i niesie mało energii. W początkowej fazie oddziaływania z materią energia ta zwiększa energię swobodnych elektronów w tarczy i to one zaczynają jonizować atomy tarczy i jej zanieczyszczeń. Pozostała energia impulsu laserowego grzeje bezpośrednio zjonizowaną materię, co powoduje jej szybką ekspansję. Natura procesu sprawia, że wyrzucane z plazmy jony nie unoszą jednakowej energii, a więc mają szeroki rozkład energetyczny.

Drobiny materiału wyrwane z tarczy pod wpływem impulsu laserowego są obojętne elektrycznie. W urządzeniu LIS z IFPiLM ekspandują bez odchylania i trafiają w przegrodę ustawioną na osi układu, przed próbką. Z kolei część jonów tarczy i zanieczyszczeń omijających przegrodę jest przyspieszana i skupiana przez pole elektryczne na osi układu za przegrodą. "Parametry pola dobraliśmy w taki sposób, że do próbki dolatują tylko cięższe jony tarczy, o mniej więcej tej samej energii. Plamka zogniskowanej wiązki tych jonów ma średnicę około milimetra", wyjaśnia Rosiński.

Zastosowany w urządzeniu niskoenergetyczny laser nie grzeje się i w kilkadziesiąt minut może wygenerować 10 tys. i więcej impulsów świetlnych. Naukowcy mogą więc precyzyjnie kontrolować liczbę jonów docierających do próbki.

Rozwiązanie zaproponowane przez naukowców z IFPiLM zostało zastosowane do badań implantacji jonów germanu w warstwie krzemionki w celu wytworzenia w niej nanokryształów germanu. Powstaje w ten sposób zmodyfikowany półprzewodnik dla nowych zastosowań w elektronice, np. związanych z dalszą miniaturyzacją układów pamięciowych i generujących światło.

Aby z wprowadzonych do próbki jonów utworzyły się nanokryształy germanu, zaimplantowaną próbkę należy wygrzać w temperaturze od 600 do 1200 stopni Celsjusza. W procesie tworzą się kryształy germanu o rozmiarach od kilku do 20 nanometrów (miliardowych części metra). "Nasze zaimplantowane próbki, po wygrzaniu, przebadaliśmy różnymi metodami w specjalistycznych laboratoriach, głównie na Uniwersytetach w Mesynie i Katanii na Sycylii. Obserwowaliśmy zarówno skutki implementacji jonów, jak i strukturę nanokrystaliczną próbek", mówi Rosiński.

"Prace nad optymalizacją naszego urządzenia pod kątem zastosowań przemysłowych zakończymy w dwa lata, ale już teraz zaczynamy szukać firm zainteresowanych wdrożeniem tej technologii", podsumowuje prof. Jerzy Wołowski, szef zespołu zajmującego się w IFPiLM badaniami i zastosowaniami oddziaływań laserów z materią.

Budowę urządzenia do implantacji laserowej rozpoczęto w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy kilka lat temu w ramach europejskiego programu SEMINANO. Obecnie głównym źródłem finansowania badań jest Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.


Dodaj komentarz do wiadomości..

Nauka - sondaż Racjonalisty

 Neuroenhancement, czyli chemiczne wspomaganie pracy mózgu to:
sposób na optymalne wykorzystanie ludzkiego potencjału
pożyteczna dziedzina badań naukowych
kolejny krok ku dehumanizacji człowieka
chwyt marketingowy przemysłu farmaceutycznego
zwykła życiowa konieczność
nie mam zdania
  

Oddano 25948 głosów.


Reklama

Racjonalista wspiera naukę. Dołącz do naszych drużyn klikając na banner!
 
 
 
Więcej informacji znajdziesz TUTAJ
[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365