Sputtering by MeV ions

Sugden, S.; Sofield, C.J.; Murrell, M.P.

doi:10.1016/0168-583x(92)95875-r

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“…The rate of removal of material from SiO 2 as a result of irradiation with 1 MeV=a:m:u: ions is significant [16,17] and large in comparison with that of other oxidic materials [14]. The sputter rate of SiO 2 strongly depends on the angle of incidence of the ions and on their stopping power and can be as large as 10 4 atoms per incident ion for 78 MeV Ag ions at a glancing angle of 7 [17].…”

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Electronic Sputtering of Silicon Suboxide Films by Swift Heavy Ions

2005

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Two regimes are discerned experimentally in the electronic sputtering of silicon suboxide (SiO x ) films under irradiation with 50 MeV Cu ions. For x < 1 the removal rate is low and increases with x; for 1:5 < x < 2 the removal rate is high and about constant [1:6-2:0 10 3 atoms per incoming ion]. The transition occurs at x values where the electronic structure of SiO x has a transition. We propose a model, which connects the electronic sputter rate with the SiO x electronic structure considering the lifetime of the ion track.

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Electronic Sputtering of Silicon Suboxide Films by Swift Heavy Ions

2005

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“…Representamos los datos experimentales (símbolos sólidos) obtenidos con α = 90º (morado) por Qiu et al 197 y Matsunami et al, 138 y los datos con α = 19-20º (negro) de Sugden et al, 196 Arnoldbik et al 139 y Toulemonde et al 101 y los resultados de dinámica molecular (símbolos huecos) con un radio del cilindro caliente a = 3.0 nm, ángulo de incidencia α = 20-90º y energías iniciales de 10 a 18 keV/nm. Nótese que la energía depositada en la red para las simulaciones en MD es η·S e siendo η = 0.82 la eficiencia en la transmisión de energía del sistema electrónico a la red.…”

Section: Agradecimientosunclassified

“…196 Mientras que las medidas de emisión atómica diferencial por ángulo sólido, dY/dΩ (θ), a un determinado ángulo polar, θ, se basan en el uso de un arco recolector (catcher) para capturar los átomos emitidos, 101,[137][138][139][140]190,197 el cual se analiza posteriormente, p.ej. mediante técnicas de análisis con haz de iones como RBS (rutherford backscattering spectrometry), ERD (elastic recoil detection) o NRA (nuclear reaction analysis), a fin de determinar la composición atómica del arco recolector alterada con la llegada de átomos emitidos desde la muestra.…”

Section: Experimentos De Emisión Atómica En Síliceunclassified

“…las más interesantes son las que se realizaron con iones con estado de carga en equilibrio, 101,138,139,196,197 puesto que en estos casos se puede calcular el poder de frenado mediante códigos como SRIM. 93 Se encontró que la emisión sigue una relación 2:1 entre oxígeno y silicio detectados; es decir, la relación estequiométrica del material.…”

Section: Experimentos De Emisión Atómica En Síliceunclassified

“…101,139,196 Hay menos datos para ángulos de incidencia mayores debido a la mayor dificultad de medida; sin embargo, se dispone de algunos experimentos incluso a incidencia normal, en los cuales en vez de usar un arco recolector se emplea una capa muy fina de carbono a unos mm de la superficie. 138,197 Como se observa en la Figura 6.2, la emisión total se vuelve importante por encima de un valor umbral, a partir de ahí la relación entre la emisión total y el poder de frenado sigue una relación:…”

Section: Z θ α Y Xunclassified

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Estudios atomísticos de la respuesta a la irradiación de materiales ópticos con aplicación en plantas de fusión nuclear

Valverde¹

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Estudios atomísticos de la respuesta a la irradiación de materiales ópticos con aplicación en plantas de fusión nuclear Suplente: TESIS DOCTORALOpta a la mención de "Doctor Internacional".Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día ___ de ___________ de 2017 en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. CALIFICACIÓN: EL PRESIDENTE LOS VOCALES EL SECRETARIO AgradecimientosEn primer lugar, me gustaría agradecer al Instituto de Fusión Nuclear (UPM), al proyecto Techno-Fusion y a la Comunidad de Madrid por confiar en mí y contratarme para llevar a cabo esta tesis doctoral. Mención especial al Profesor y director del Instituto de Fusión Nuclear José Manuel Perlado por haber hecho posible esta contratación y por su ánimo y apoyo incondicionales.Quisiera agradecerle especialmente a los doctores Antonio Rivera y Ovidio Peña, director y co-director de esta tesis, sin los cuales no podría haberse llevado a cabo. Gracias por la confianza depositada en mí, por las numerosas enseñanzas que me habéis dado, por haber aguantado mi torpe forma de escribir y por haberme abierto las puertas al mundo de la investigación.Darle las gracias a la doctora María José Caturla quien nos dio acceso al código MDCASK, con el que empezó este trabajo y sin el cual no podría haberse terminado. Gracias por tu apoyo en la mejora y desarrollo del código.Quisiera agradecerle al profesor Eduardo Bringa de la Facultad de Ciencias Básicas de la Universidad Nacional de Cuyo. Gracias por permitirme realizar la estancia de doctorado en tu Departamento, por tu inestimable ayuda, por las numerosas enseñanzas y por tu gran hospitalidad. Darle las gracias al conjunto de estudiantes con los que compartí problemas de investigación y curso de formación durante la estancia, en especial a Pablo, Jesús, Joaquín, Emmanuel y Diego.En la elaboración de esta tesis tuvieron lugar importantes colaboraciones para la realización de los experimentos que han permitido validar adecuadamente los resultados simulados. Por ello, quisiera agradecer al Centro de Micro-Análisis de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid y al Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de Mexico.Darle las gracias al profesor Eduardo Gallego y la Unidad Docente de Ingeniería Nuclear, sin olvidarme de toda la gente del Instituto de Fusión Nuclear, en especial Elena y Nuria.Quisiera mostrar mi aprecio y especial agradecimiento a los estudiantes del Instituto de Fusión Nuclear y el Departamento de Ingeniería Nuclear porque hemos compartido tantos momentos buenos y malos durante estos años y por su apoyo inconmensurable.Finalmente, quisiera darle las gracias a mi familia y amigos que me han apoyado y aguantado durante toda esta travesía sin pedirme nada a cambio, sin los cuales hoy no sería quien soy. Muchísimas gracias.i RESUMEN Esta tesis presenta un modelo atomístico basado en dinámica molecular clásica validado con datos experimentales que permite explicar los efectos de la irradiación iónica en régimen de frenado electrónico sobre diversos materiales: s...

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Experimental study and thermal spike modeling of sputtering in SiO₂ thin films under MeV Au^q+ heavy ion irradiation

Boubir

Mammeri²,

Dib³

et al. 2021

Surface & Interface Analysis

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The sputtering of silicon dioxide (SiO2/Si) thin films deposited onto silicon substrates and irradiated by swift Auq+ heavy ions (q = +4 to +9) has been investigated both by experiment and via numerical modeling by varying the kinetic energy from 10 to 40 MeV. The induced sputtering yields were determined experimentally via the Rutherford backscattering spectrometry (RBS) technique using a 2‐MeV He+ ion beam. The obtained experimental results were first plotted versus the target electronic stopping power together with previous data available for the same projectile‐target system at high kinetic energies, indicating increased sputtering yields with increasing electronic energy loss. Then, the whole data were compared with numerical sputtering yield values derived both from the inelastic thermal spike model and the SRIM‐2013 simulation code by including, respectively, nonlinear elastic spikes and linear elastic collision cascades. A good agreement was observed between the measured sputtering yield data and i‐TS predicted values over higher incident energies used by using refined parameters of the ion slowing down with reduced thermophysical properties of the SiO2 thin film. Finally, the synergy between electronic and nuclear energy loss processes inducing sputtering at low incident energies was discussed through the comparison between experimental and numerical yield data.

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Sputtering by MeV ions

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