Особенности ионно-кластерной обработки поверхности монокристалла KGd(WO4)2:Nd

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены особенности обработки поверхности монокристаллов калий-гадолиниевого вольфрамата, легированного ионами неодима, низко- и высокоэнергетическими кластерными ионами аргона. Использованы два кардинально отличающихся режима обработки: низкоэнергетический для более эффективного сглаживания поверхности и высокоэнергетический для более эффективного травления мишени. С помощью метода атомно-силовой микроскопии проанализирована топография поверхности мишени до и после ионно-кластерной обработки. Показано, что обработка в низкоэнергетическом режиме сглаживает неровности на поверхности мишени, образованные химико-механической полировкой, при глубине травления менее 100 нм. Проведено сравнение среднеквадратичной шероховатости и максимального перепада высот исходной и обработанных поверхностей калий-гадолиниевого вольфрамата, легированного ионами неодима. Приведены обзорные рентгеновские фотоэлектронные спектры исходной поверхности монокристалла KGd(WO4)2:Nd и после ионно-кластерной обработки в различных режимах. Продемонстрировано, что интенсивности пиков калия и гадолиния снижаются после ионно-кластерной обработки в обоих режимах. Значительное снижение концентрации атомов калия в приповерхностном слое мишени объясняется преимущественным распылением калия как более легкого химического элемента. Взаимное снижение концентраций атомов гадолиния и калия может быть объяснено слабыми связями этих атомов в решетке монокристалла KGd(WO4)2:Nd.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. В. Николаев

Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: i.nikolaev@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск

Н. Г. Коробейщиков

Новосибирский государственный университет

Email: korobei@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск

Список литературы

  1. Yamada I. Materials Processing by Cluster ion Beams: History, Technology, and Applications. Boca Raton, Florida: CRC Press. 2016.
  2. Popok V.N., Barke I., Campbell E.E.B., Meiwes-Bro- er K.-H. // Surf. Sci. Rep. 2011. V. 66. P. 347. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2011.05.002
  3. Иешкин A.E., Толстогузов А.Б., Коробейщиков Н.Г., Пеленович В.О., Черныш В.С. // Успехи физических наук. 2022. Т. 192. C. 722. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.06.038994 (Ieshkin A.E., Tolstoguzov A.B., Korobeishchikov N.G., Pelenovich V.O., Chernysh V.S. // Phys–Usp. 2022. V. 65. No. 7. P. 677. https://doi.org/10.3367/UFNe.2021.06.038994)
  4. Lee J.L.S., Ninomiya S., Matsuo J., Gilmore I.S., Seah M.P., Shard A.G. // Anal. Chem. 2010. V. 82. P. 98. https://doi.org/10.1021/ac901045q
  5. Delcorte A., Garrison B.J., Hamraoui K. // Surf. Interface Anal. 2011. V. 43. P. 16. https://doi.org/10.1002/sia.3405
  6. Yancey D.F., Reinhardt C. // J. Electron Spectrosc. 2019. V. 231. P. 104. https://doi.org/10.1016/j.elspec.2018.01.005
  7. Insepov Z., Yamada I., Sosnowski M. // Mater. Chem. Phys. 1998. V. 54. P. 234. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(98)00032-7
  8. Teo E.J., Toyoda N., Yang C., Bettiol A.A., Teng J.H. // Appl. Phys. A. 2014. V. 117. P. 719. https://doi.org/10.1007/s00339-014-8728-1
  9. Коробейщиков Н.Г., Николаев И.В., Роенко М.А. // Письма в ЖТФ. 2019. Т. 45. № 6. С. 30. https://doi.org/10.21883/PJTF.2019.06.47496.17646 (Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Roenko M.A. // Tech. Phys. Lett. 2019. V. 45. No.3. P. 274. https://doi.org/10.1134/S1063785019030295)
  10. Toyoda N., Tilakaratne B., Saleem I., Chu W.K. // Appl. Phys. Rev. 2019. V. 6. P. 020901. https://doi.org/10.1063/1.5030500
  11. Zeng X., Pelenovich V., Xing B., Rakhimov R., Zuo W., Tolstogouzov A., Liu C., Fu D., Xiao X. // Beilstein J. Nanotechnol. 2020. V. 11. P. 383. https://doi.org/10.3762/bjnano.11.29
  12. Kireev D.S., Ieshkin A.E., Shemukhin A.A. // Tech. Phys. Lett. 2020. V. 46. P. 409. https://doi.org/10.1134/S1063785020050065
  13. Kirkpatrick A., Kirkpatrick S., Walsh M., Chau S., Mack M., Harrison S., Svrluga R., Khoury J. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2013. V. 307. P. 281. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.11.084
  14. Ieshkin A.E., Kireev D.S., Ermakov Yu.A., Trifonov A.S., Presnov D.E., Garshev A.V., Anufriev Yu.V., Prokhoro-va I.G., Krupenin V.A., Chernysh V.S. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2018. V. 421. P. 27. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.02.019
  15. Cano-Torres J.M., Serrano M.D., Zaldo C., Rico M., Mateos X., Liu J., Griebner U., Petrov V., Valle F.J., Galán M., Viera G. // J. Opt. Soc. Am. 2006. V. 23. P. 2494. https://doi.org/10.1364/JOSAB.23.002494
  16. Brenier A. // J. Quant. Elect. 2011. V. 47. P. 279. https://doi.org/10.1088/1612-2011/11/11/115819
  17. Zhang W., Zhang R., Yang S., Wang R., Na L., Hua R. // Mater. Res. Bull. 2020. V. 122. Р. 110689. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2019.110689
  18. Chandra Talukder R., Zubaer Eibna Halim Md., Waritanant T., Major A. // Opt. Let. 2016. V. 41. P. 3810. https://doi.org/10.1364/OL.41.003810
  19. Loiko P.A., Yumashev K.V., Kuleshov N.V., Savitski V.G., Calvez S., Burns D., Pavlyuk A.A. // Opt. Express. 2009. V. 17. P. 23536. https://doi.org/10.1364/OE.17.023536
  20. Atanasov P.A., Okato T., Tomov R.I., Obara M. // Thin Solid Films. 2004. V. 453–454. P. 150. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2003.11.089
  21. Atuchin V.V., Kesler V.G., Maklakova N.Yu., Pokrovs- ky L.D., Sheglov D.V. // Eur. Phys. J. B. 2006. V. 51. P. 293. https://doi.org/10.1140/epjb/e2006-00208-8
  22. Shen J., Liu S., Yi K., He H., Shao J., Fan Z. // Optik. 2005. V. 116. P. 288. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2005.02.002
  23. Lee J., Kim J.C., Kim J., Singh R.K., Arjunan A.C., Lee H. // Thin Solid Films. 2018. V. 660. P. 516. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.07.002
  24. Korobeishchikov N.G., Zarvin A.E., Madirbaev V.Z., Sharafutdinov R.G. // Plasma Chem. Plasma Proc. 2005. V. 25. P. 319. https://doi.org/10.1007/s11090-004-3132-9
  25. Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Roenko M.A., Atuchin V.V. // Appl. Phys. A. 2018. V. 124. P. 833. https://doi.org/10.1007/s00339-018-2256-3
  26. Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Roenko M.A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1115. Р. 032016. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1115/3/032016
  27. Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Atuchin V.V., Prosvirin I.P., Tolstogouzov A., Pelenovich V., Fu D.J. // Surf. Interfaces. 2021. V. 27. Р. 101520. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101520
  28. Seah M.P. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. P. 12622. https://doi.org/10.1021/jp402684c
  29. Cumpson P.J., Portoles J.F., Barlow A.J., Sano N. // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. Р. 124313. http://doi.org/10.1063/1.4823815
  30. Korobeishchikov N.G., Nikolaev I.V., Atuchin V.V., Prosvirin I.P., Kapishnikov A.V., Tolstogouzov A., Fu D.J. // Mater. Res. Bull. 2023. V. 158. Р. 112082. http://doi.org/10.1016/j.materresbull.2022.112082
  31. Korobeishchikov N.G., Stishenko P.V., Nikolaev I.V., Yakovlev V.V. // Plasma Chem. Plasma Proc. 2022. V. 42. P. 1223. http://doi.org/10.1007/s11090-022-10286-8
  32. Greczynski G., Hultman L. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 542. P. 148599. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148599
  33. Macalik L., Kaczmarek S.M., Leniec G., Hanuza J., Pietraszko A., Bodziony T., Skibiński T. // Sci. Jet. 2015. V. 4. Р. 122.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. АСМ-изображения поверхности 10 × 10 мкм монокристалла KGW:Nd: а – исходной; б – после обработки низкоэнергетическими кластерными ионами аргона; в – после обработки высокоэнергетическими кластерными ионами аргона.

Скачать (712KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Обзорные рентгеновские фотоэлектронные спектры исходных поверхностей KGW и KGW:Nd и обработанных поверхностей KGW:Nd в различных режимах.

Скачать (213KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024