Stuttgart 2012 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 6: Grundlegende Phänomene

P 6.4: Vortrag

Montag, 12. März 2012, 17:55–18:10, V57.01

SPIN: Impulsmessung gesputterter Atome — •Jakob Rutscher, Thomas Trottenberg und Holger Kersten — Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, D-24098 Kiel

Das SPIN (Sputtering-Propelled INstrument) ähnelt einem Windrad, bei dem die Rotorblätter aus ebenen Substraten bestehen. Bringt man das SPIN in einen vertikal orientierten Ionenstrahl, so wird es in Rotation versetzt. Ist sein Trägheitsmoment bekannt, kann die antreibende Kraft experimentell bestimmt werden. Dazu dient der momentane Drehwinkel des SPIN als Messgröße. Die Auswertung bedient sich dabei einfacher mechanischer Grundgleichungen. Die antreibende Kraft setzt sich zusammen aus dem Impulsübertrag durch die reflektierten Ionen, die nicht in das Substrat implantiert werden und aus dem Impulsübertrag durch die gesputterten Substratatome.

Das Phänomen des Sputterns wurde außerdem mit SRIM (The Stopping and Range of Ions in Matter) simuliert. SRIM ist ein Simulations-Code für die quantenmechanische Behandlung von Stoßkaskaden, die von den auf das Substrat treffenden energiereichen Ionen ausgelöst werden. Für Argonionen der Energie 700 eV und einem Einfallswinkel auf ein Kupfersubstrat von 56° besteht, der Simulation zufolge, der Großteil der antreibenden Kraft (ca. 90 %) durch den Impulsübertrag gesputterter Kupferatome und lediglich der Rest durch die am Substrat reflektierten Argonionen. Experiment und Simulation werden miteinander für unterschiedliche Ionenmassen, Ionenenergien, Einfallswinkel der Ionen sowie für verschiedene Substratmaterialien verglichen.