Címlap › Csoportok › Magfizikai Főosztály

Kutatási tevékenység

 

 

Szilárdtestek felületének közelében az azt alkotó elemek mélységbeli eloszlásának meghatározására leggyakrabban néhány MeV-es energiájú ionok szórásán alapuló módszereket ú.n. ionnyalábos analízist (Ion Beam Analysis, IBA) alkalmaznak. Ezek közé tartozik például a Rutherford-visszaszórásos analízis (Rutherford Backscattering Spectrometry, RBS), a rugalmasan meglökött magok analízise (Elastic Recoil Detection Analysis, ERDA) és a magreakciókon alapuló analízis (Nuclear Reaction Analysis, NRA) is. E módszerek a mintát alkotó elemeket (izotópokat) a becsapódó ion és a céltárgy adott elemén végbemenő speciális reakcióból származó részecske típusából és energiájából határozzák meg. Bár e módszereket már régóta használják, még mindig sok probléma merül fel, amikor új területeken alkalmazzák.
 
Az osztály fő kutatási iránya az ion-szilárdtest kölcsönhatás vizsgálatához kapcsolható, ez egyaránt jelenti az ionnyalábos analízis, illetve az ionimplantáció használatát. Tudományos tevékenysége két részre osztható:
 
Az ionnyalábos analízis (IBA) metodológiai fejlesztése területén:
  • A Rutherford visszaszórásos spektrometria egyik jellegzetessége, hogy a könnyű szennyezőket kis koncentrációban és nehéz elemekből álló hordozóban nehéz kimutatni. Oxigén kimutatására kifejlesztettünk egy új módszert, ami az 16O(α,α)16O rugalmas rezonancián alapul. Ezzel az oxigén kimutathatóságát egy nagyságrenddel megnöveltük.
  • Súrlódó beesésű geometriát alkalmazva a kimutathatóság és a módszer mélységfelbontása tovább javítható egy 3,5, illetve 5 faktorral.
  • Hidrogén izotópok mélységbeli eloszlásának meghatározására egy gyors, „roncsolásmentes” módszer az ERDA. Az ERDA módszer továbbfejlesztése során megmértük a 1H(He4, He4)1H rugalmas meglökés hatáskeresztmetszetét és kifejlesztettünk egy módszert az optimális mélységfelbontás mellett való mérések végzéséhez szükséges kísérleti paraméterek meghatározására.
  • Az ionnyalábos módszerek egykristályok vizsgálata során kombinálható a csatornahatással is, amely ideális a szennyezők rácsbeli elhelyezkedésének meghatározására, illetve a kristályhibák is kimutathatók. Kifejlesztettünk egy új kísérleti módszert a csatornában haladó ionok fékeződésének meghatározására az egyes elemek hatáskeresztmetszetében levő rezonanciákat használva. A módszer speciális céltárgy készítést nem követel meg.
  • IBA spektrumok analízisére, szimulációjára szolgáló programokat fejlesztettünk (RBX, DEPTH, RBS-MAST), amelyeket az ionnyalábos közösség rendelkezésére bocsátottunk.
Szilárdtestfizika és anyagtudomány területén:
  • Ionimplantáció alap folyamatai. Rácskárosodások, fázisképződés, implantáció által előidézett amorfizáció, illetve visszakristályosodás vizsgálata különböző félvezető és szigetelő egykristályokban.
  • Felületmódosítás ionimplantációval; fémek, kerámiák, polimerek és egyéb szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai megváltoznak a nagy dózisú ionimplantáció hatására. Így lehetőség nyílik keményebb — és ezért kopásállóbb fémfelületek, illetve kevésbé törékeny kerámiák, egyszóval jobb felületi tulajdonságú szerkezeti anyagok előállítására.
  • Ionsugaras szintézis; nemegyensúlyi fázisok kialakítása és azok vizsgálata (pl. szilicidek létrehozása).
  • Sugárzási károsodás; felületi deformációk kialakulása nagydózisú ionimplantáció hatására.
  • Ionimplantáció hatása porózus anyagokra. Az ionimplantáció hatására nemcsak a fent említett folyamatok mennek végbe, hanem maga a pórusszerkezet is módosul.
  • Vékonyrétegek, határfelületek.
  • Nanorészecskék, porózus vagy heterogén anyagok.
  • Szilíciumkarbid oxidációs mechanizmusa, illetve kinetikája.

 

Csoportok: