Untersuchung der Wechselwirkung von Graphen unter keV-Argon-Ionen-Beschuss

Gegenstand der vorliegenden Bachelor-Arbeit ist die Untersuchung der Wechselwirkungsprozesse von Graphen unter Beschuss mit Argon-Ionen im keV-Bereich hinsichtlich der Emission von Sekundärelektronen. Es werden die generelle Sekundärelektronenemission von Graphen und die Veränderung der Sekundärelektronenemission durch längeren Beschuss mit einer erhöhten Ionendosis im Laufe der Zeit betrachtet. Die hierfür relevante Messgröße ist die Elektronenausbeute γ, definiert als die mittlere Anzahl emittierter Sekundärelektronen pro einfallendem Ion. Die Untersuchungen werden im Rahmen des Sonderforschungsbereich 1242 (SFB 1242) „Nichtgleichgewichtsdynamik kondensierter Materie in der Zeitdomäne“ durchgeführt, um zu verifizieren, ob Graphen ein für die dortigen Zwecke geeignetes Probenmaterial als langlebiger Elektronenemitter ist.
Diese Messungen werden mit Hilfe eines Passivated Implanted Planar Silicon-Halbleiter-Detektors (PIPS-Detektor) durchgeführt, der Events von n gleichzeitig emittierten Elektronen erfasst. Durch kontinuierliche Messung bildet sich ein Spektrum, mittels dem die Elektronenemissionsstatistik (EES) folgt. Durch Anpassung der Furry-Verteilung an diese Spektren kann die Ausbeute γ als Erwartungswert der Verteilung bestimmt werden. Dies ermöglicht eine Aussage, ob bei geringen Ionendosen genügend Elektronen emittiert werden. Diese Untersuchungen werden für verschiedenen Graphenlagen bei kinetischen Primärionenenergien im Bereich zwischen 2.5 − 12.5 keV durchgeführt.
Mit Hilfe der Elektronenemissionsstatistik ist es gelungen, anhand der Ausbeute von emittierten Sekundärelektronen Graphen als geeignetes Probenmaterial für den Sonderforschungsbereich 1242 zu identifizieren.

The interest of this bachelor thesis is the investigation of the interaction processes of graphene under keV-argon-ion-bombardment. Considered are the secondary electron emission of graphene and the change in secondary electron emission due to prolonged bombardment with an increased ion dose over time. Based on these investigations, the electron yields γ are to be determined. These investigations are carried out within the scope of the Collaborative Research Center 1242 „Non-Equilibirum Dynamics of Condensed Matter in the Time Domain“ to verify whether graphene is a sample material suitable for the purpose and can be used as a long-lasting electron emitter. These measurements are performed using a semiconductor Passivated Implanted Planar Silicondetector (PIPS-detector) which is capable of detecting events of n electrons impinging simultaneously on the active area of the PIPS-detector. Based on continuous measurement, a spectrum is oplained from which the electron emission statistics can be inferred. By adjusting the furry distribution to these spectra, the yield γ can be determined as the expected value of the distribution. On the basis of this electron emission statistics, it is possible to allocate how many secondary electrons are emitted from the graphene per ion. This is helpful in order to be able to make a statement as to whether enough detectable electrons are emitted even at low ion doses per pulse. These investigations are carried out for different numbers of graphene layers at different kinetic primary ion energies in the range between 2.5−12.5 keV. Thus, a statement is possible about how the yield changes. Using the electron emission statistics, it was possible to identify graphene as a suitable sample material for the Collaborative Research Center 1242 based on the yield γ of emitted secondary electrons and thus to fulfill the objective.

Cite

Citation style:
Could not load citation form.

Rights

License Holder:

Arne Metzlaff