Abteilungsbericht 1998 der Abteilung Festkörperphysik der Universität Ulm

Gehe zum Inhalt * vorherigen Abschnitt * nächsten Abschnitt

III.B. Die Bestrahlungskammern

Die Ionenbestrahlung/Implantation ist ein extremer Nichtgleichgewichtsprozeß. Das Abbremsen der Ionen geschieht durch inelastische Wechselwirkung mit den Elektronen des Festkörpers sowie durch elastische Stöße mit Gitteratomen. Diese können dabei aus ihrer ursprünglichen Position verlagert werden. Diese Nichtgleichgewichtssituation kann ausgenutzt werden, um dünne Filme in einen metastabilen Zustand zu überführen, insbesondere wenn die Bestrahlung bei tiefen Temperaturen erfolgt, da dann die Kinetik des Systems eingeschränkt ist. Liegt die charakteristische Temperatur, bei der das System wieder irreversibel in seinen Gleichgewichtszustand übergeht, unterhalb von Raumtemperatur, so muß der Nachweis des metastabilen Zustandes und die Bestimmung seiner Eigenschaften selbstverständlich in situ geschehen. Diese experimentell schwierige Kombination von Tieftemperatur-Ionenbestrahlung bis hinab zu flüssig Helium-Temperaturen mit aussagekräftigen in situ Meßmethoden wird weltweit nur von wenigen Gruppen beherrscht.

Unsere Gruppe verfügt über eine langjährige Erfahrung auf diesem Gebiet. Zur Ionenbestrahlung/Implantation bei tiefen Temperaturen stehen derzeit 2 Helium-Tieftemperatur-Bestrahlungskryostaten sowie eine UHV-Bestrahlungskammer, welche bis flüssig Stickstoff Temperaturen gekühlt werden kann, zur Verfügung.

Neben diesen Tieftemperatur-Bestrahlungskammern, deren Möglichkeiten anschließend ausführlicher beschrieben werden sollen, gibt es eine Bestrahlungskammer, die im wesentlichen für Service-Implantationen genutzt wird. Sie erlaubt den Einbau mehrere Proben, die dann nacheinander in den Ionenstrahl gebracht werden können. Die Bestrahlung kann allerdings nur bei Raumtemperatur erfolgen, die Auswirkung der Bestrahlung muß ex situ untersucht werden.

Schließlich gibt es am mittleren Strahlrohr noch eine weitere Bestrahlungskammer, die wahlweise mit einen kühlbaren oder einen heizbaren Probenhalter bestückt werden kann. Mit dem heizbaren Probenhalter ist es möglich Proben bei einer Temperatur von bis zu 800°C zu bestrahlen. Die Ionendosis wird dabei mit einem neben dem Probenhalter angebrachten Faradaycup gemessen.