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Dr. Stefan Facsko
Leiter IBA/OSA
Leiter Ioneninduzierte Nanostrukturen
s.facskoAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2987
Fax: +49 351 260 12987, +49 351 260 2879

Hochgeladene Ionen Experimentieranlagen

Zweiquellenanlage

SNIPER

Oberflächenmodifizierung mit hochgeladenen Ionen

Die Deposition der potentiellen Energie eines hochgeladenen Ions in Festkörperoberflächen führt zu Oberflächenmodifikationen, die strukturell und elektronisch nachgewiesen werden könne. Abhängig vom Ladungszustand induziert ein einfallendes hochgeladenes Ion ein stark angeregtes elektronisches System. Die Art der Oberflächenmodifikation hängt dabei sehr stark von der Konvertierung dieser primären elektronischen Anregung ab. Die verschiedenen möglichen Kanäle der Relaxation sind der Grund für die großen Unterschiede in der Oberflächenmodifikation zwischen Isolatoren und leitenden Oberflächen. Das Hauptaugenmerk unserer Untersuchungen liegt auf der Beobachtung und dem Verstehen dieser Oberflächenveränderungen durch hochgeladene Ionen.

Beispiele von Nanostrukturen, die durch einzelne hochgeladene Ionen verursacht wurden:

Graphit CaF2 (111) geätzte Strukturen in CaF(111) KBr Kohlenstoffnanomembrane
Defekt auf HOPG durch HCI (2) 3D AFM Bild einer CaF2(111) Oberfläche 3D AFM Bild von CaF2 Pits 3D AFM Bild einer KBr(100) Oberfläche Löcher in Kohlenstoffnanomembran

Rastertunnelmikroskopbild einer HOPG Oberfläche, die mit Ar8+ Ionen bestrahl wurde. Eine Nanostruktur mit einer Grüße von ungefähr 5 nm is sichtbar. 

Rasterkraftmikroskopieaufnahme einer CaF2 (111) Oberfläche nach Bestrahlung mit Xe33+ Ionen mit einer kinetischen Energie von 130 kV.

Rasterkraftmikroskopieaufnahme einer CaF2(111)-Oberfläche nach Beschuss mit Xe15+ Ionen. Erst durch nasschemisches Ätzen werden die dreieckigen Vertiefungen an Stellen des Ioneneinschlags erzeugt.

AFM Aufnahme einer KBr (100) Oberfläche nach Bestrahlung mit Xe20+ Ionen mit einer kinetischen Energie von 40 kV.

Heliumionenmikroskopieaufnahme einer Kohlenstoffnanomembran nach Beschuss mit Xe40+ Ionen. Die hellen Bereiche kennzeichnen einen Unterstüzungsfilm. Die dunklen Punkte stellen Löcher in der Membran dar.


Publikationen:

  • R. A. Wilhelm, R. Heller, and S. Facsko, Slow highly charged ion induced nanopit formation on the KCl(001) surface, Epl 115, 43001 (2016).
  • A. S. El-Said, R. A. Wilhelm, R. Heller, M. Sorokin, S. Facsko, and F. Aumayr, Tuning the Fabrication of Nanostructures by Low-Energy Highly Charged Ions, Phys. Rev. Lett. 117, 126101 (2016).
  • R. A. Wilhelm, A. S. El-Said, F. Krok, R. Heller, E. Gruber, F. Aumayr, and S. Facsko, Highly charged ion induced nanostructures at surfaces by strong electronic excitations, Prog. Surf. Sci. 90, 377 (2015).
  • R. A. Wilhelm, E. Gruber, R. Ritter, R. Heller, A. Beyer, A. Turchanin, N. Klingner, R. Hübner, M. Stöger-Pollach, H. Vieker, G. Hlawacek, A. Gölzhäuser, S. Facsko, and F. Aumayr, Threshold and efficiency for perforation of 1 nm thick carbon nanomembranes with slow highly charged ions, 2D Mater. 2, 1 (2015).
  • Ritter, R., Wilhelm, R.A., Stöger-Pollach, M., Heller, R., Mücklich, A., Werner, U., Vieker, H., Beyer, A., Facsko, S., Gölzhäuser, A., Aumayr, F., Fabrication of nanopores in 1nm thick carbon nanomembranes with slow highly charged ions, Applied Physics Letters102, 063112 (2013).
  • Ritter, R., Shen, Q., Wilhelm, R.A., Heller, R., Ginzel, R., López-Urrutia, J.R. Crespo, Facsko, S., Teichert, C., Aumayr, F., Novel aspects on the irradiation of HOPG surfaces with slow highly charged ions, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms315, 252 (2013).
  • El-Said, A.S., Wilhelm, R.A., Heller, R., Facsko, S., Lemell, C., Wachter, G., Burgdörfer, J., Ritter, R., Aumayr, F., Phase Diagram for Nanostructuring CaF2 Surfaces by Slow Highly Charged Ions, Physical Review Letters109, 117602 (2012).
  • El-Said, A.S., Heller, R., Meissl, W., Ritter, R., Facsko, S., Lemell, C., Solleder, B., Gebeshuber, I.C., Betz C., Toulemonde, M., Möller, W., Burgdörfer, J., Aumayr, F., Creation of nanohillocks on CaF2 surfaces by single slow highly charged ions, Physical Review Letters, 100, 237601 (2008).
  • Facsko, S., Heller, R., El-Said, A.S., Meissl, W., Aumayr, F., Surface nanostructures by single highly charged ions, Journal of Physics D: Condensed Matter, 21, 224012 (2009).
  • Heller, R., Facsko, S., Wilhelm, R.A., Möller, W., Defect mediated desorption of the KBr(001) surface induced by single highly charged ion impact, Physical Review Letters, 101, 096102 (2008). 

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