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Aufbau einer Ionenstrahlanlage zur Nanostrukturierung von 2D-Materialien mit hochgeladenen Ionen
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Hopster, Johannes |
| Copyright Year | 2014 |
| Abstract | Die vorliegende Arbeit beschaftigt sich mit der Wechselwirkung von hochgeladenen Ionen mit Oberflachen. Nahert sich ein hochgeladenes Ion einer Oberflache, wird dessen potentielle Energie in einer Kaskade von elektronischen Prozessen in der Oberflache deponiert. Daraus resultiert eine starke elektronische Anregung in der Oberflache, welche in einem Bereich der Grosenordnung von Nanometern lokalisiert ist. Im Laufe weiterer Mechanismen kann diese Anregung zu topographischen, strukturellen oder chemischen Modifikationen des Materials in Form von Nanostrukturen fuhren. Wahrend dieser Arbeit wurde eine komplette Ionenstrahlanlage aufgebaut. Diese leistet die Erzeugung, Fokussierung und Ladungsseparierung von Ionenstrahlen, wodurch Bestrahlungen von Oberflachen mit hochgeladenen Ionen ermoglicht werden. Zusatzlich wird eine neuartige Analysemethode der Strahlabmessungen und der Teilchendichte mittels Ramanmikroskopie an Graphen prasentiert. Ergebnisse aus Bestrahlungen von 2D-Materialien mit hochgeladenen Ionen bilden den zweiten Bestandteil dieser Arbeit. Sowohl auf Monolagen des Schichtsystems MoS2 als auch auf einzelnen Graphenlagen konnten Nanostrukturen nachgewiesen und analysiert werden, welche durch die potentielle Energie der Ionen erzeugt wurden. Aus den Ergebnissen konnten Prozesse der Wechselwirkung der Ionen mit den Materialien phanomenologisch abgeleitet werden. In Graphen wurden nach der Bestrahlung lokale Bereiche erhohter Reibung mittels Friction Force Microscopy nachgewiesen. Es konnten Schwellwerte der Defekterzeugung bezuglich der potentiellen Energie ermittelt werden, welche stark von der kinetischen Energie der Ionen abhangen. Diese Abhangigkeit konnte im Rahmen des over the barrier- Modells mit der Flugzeit des Ions vor der Oberflache verknupft werden. Mittels Ramanmikroskopie wurden Defekte in bestrahlten Graphenproben und in freistehenden Graphenlagen analysiert. Es wurden mogliche Abhangigkeiten der Defektdurchmesser und -Art von der Lagenzahl und von der Anwesenheit eines Substrats untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass Graphen durch den Einfall hochgeladener Ionen lokal hydriert wird. Diese chemische Modifikation fuhrt zu einer erhohten Reibung und ebenso zu einem Auftreten von Defektmoden im Ramansignal. Zusatzlich konnten erstmalig Ketten aus mehreren, getrennten Nanostrukturen beobachtet werden, welche von hochgeladenen Ionen in streifendem Einfall erzeugt wurden. Diese werden von einzelnen Ionen erzeugt und konnten sowohl auf Graphen als auch auf HOPG gefunden werden. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://duepublico2.uni-due.de/servlets/MCRFileNodeServlet/duepublico_derivate_00036489/Hopster_Diss.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
