Billard mit Atomen : kinetisch induzierte Energietransferprozesse an Oberflächen
Trifft ein Atom oder Ion auf eine Festkörperoberfläche, so löst es unter den Oberflächenatomen eine Kaskade schneller, zumeist elastischer Stöße aus, die denjenigen der Billardkugeln beim Billardspiel sehr ähnlich sind. Diesen als „Festkörperzerstäubung“ oder auch „Sputtering“ bezeichneten Prozess kann man technologisch ausnutzen. Heute werden viele der wahrgenommenen Eigenschaften von Werkstücken im Wesentlichen durch Oberflächen mit sehr dünnenBeschichtungen bestimmt, die durch Sputtering hergestellt und auch charakterisiert werden können. Zum Beispiel werden Werkzeuge wie Bohrer, Fräser etc. mit superharten, diamantartigen Schichten gegen Verschleiß geschützt.
The interaction of ion beams with solid surfaces is of great technological importance. One of the fundamental open questions in this area regards the dissipation channels of projectile energy (either kinetic or potential), which is introduced into the surface. In the frame of the SFB 616, we investigate particularly the electronic excitation following from an ion impact onto a metallic surface. Sputtering, i. e., the release of surface particles by means of billiard-like atomic collision cascades initiated by the projectile impact, forms the physical basis for deposition and lateral structuring methods of thin films. Moreover, mass spectrometry of sputtered particles constitutes a well-established technique for high resolution chemical surface analysis. The big advantage with respect to other surface analysis tools is that the mass spectra yield information about the molecular structure of the investigated surface. Combined with ion-induced erosion, this enables a three-dimensional chemical analysis of complex surface structures. In this field, the recently established availability of cluster ion sources has opened up new possibilities with respect to applications of this technique to soft matter.
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