Modificação de superfícies metálicas via implantação iônica para tochas de plasma e outras aplicações (2004)
- Autores:
- Autor USP: JANKOV, IVAN - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FAP
- Assuntos: SUPERFÍCIE FÍSICA; FÍSICA DE PLASMAS; MATERIAIS METÁLICOS
- Idioma: Português
- Resumo: O trabalho apresentado aqui visou estudar a implantação de elementos em superfícies metálicas (particularmente cobre) de maneira controlada, investigando-se as alterações que tal implante causou na estrutura de superfícies, objetivando uma possível melhoria no comportamento desses metais a serem utilizados como catodos em tochas de plasma ou para várias outras aplicações, tais como em catálise micro eletrônica, oxidação e corrosão de metais outros. Filmes finos de cobre policristalino foram implantados com íons (energia de 20 keV até 50 keV; doses da ordem de '10 POT. 15' íons/'cm POT. 2') de metais alcalinos (Li, Nam K, Rb e Cs) bem como o de O e Cl. Foram realizadas diversas análises de superficie visando determinar as alterações ocorridas no cobre quando da implantação dos íons, tais como: composição de superfícies em termos de topografia e do potencial de superfície (Kelvin Probe Force Dispersive X-ray Spectroscopy), concentração de oxigênio (Elastic non-Rutherford Backscattering Spectroscopy) e estrutura cristalina (X-ray Diffraction). Modelos teóricos foram utilizaados para se obter uma compreensão melhor das alterações estruturais que ocorrem durante a implantação iônica em uma superfície metálica (Stoppinf and Range of Ions in Matter e Tight-Binding Linear Muffin-Tin Orbital Atomic Sphere Approximation (Coherent Potential Approximation). As análises de composição superficial mostraram que as concentrações dos elementos C, N, Cl e Sdos substratos de cobre não implantados e implantados foram similares e que a única alteração na composição superficial, causada pelo processo da implantação iônica, foi a introdução dos íons desejados nos filmes de cobre. Observou-se que mesmo as pequenas doses de íons podem causar uma grande diminuição da função de trabalho (2-30%) em relação ao cobre puro; já a implantação de O e Cl gerou um aumento na função de trabalho de 300mV e 900mV, respectivamente. As concentrações ) detectadas de íons implantados de metais alcalinos podem ser consideradas altas (tendo em vista as doses de implantação relativamente pequenas, da ordem de '10 POT. 15'ions/'cm POT. 2') diminuindo rápido na direção do bulk das amostras; esta distribuição se deve provavelmente a um processo de migração de íons na direção da superfície. Os resultados de EBS e KPFM indicam que uma maior dose não necessariamente gera uma concentração maior de íons implantados na primeira camada supeficial. Observou-se também que somente uma parte da dose total dos íons é efetivamente implantada, devido ao processo de sputtering, que ocorre durante a implantação iônica. A implantação iônica de diferentes íons alcalinos influencia diferentemente os processos de oxidação das amostras. A principal influência no aumento da oxidação é a estrutura topográfica das amostras; porém, a presença de íons implantados nas superfícies das amostras parece influenciar as etapas iniciais de oxidação, aumentando oudiminuindo a adsorção de oxigênio. Para o caso da implantação dos íons de O e Cl, a concentração desses íons parece aumentar com a profundidaded até um certo nível, o que, por sua vez, indica que não houve um processo de migração durante a implantação. Isto se deve provavelmente ao fato o que estes íons criam ligações com os elementos de substrato. As alterações da função de trabalho de dois casos distintos de deposição de metais (Ag e Cs) sobre Cu(111), foi estudada com o programa TB-LMTO-ASA (CPA), utilizando-se, nas simulações, valores diferentes para o raio ded Wigner-Seitz para esferas vazias (W'S IND. ES'); os resultados das alterações da função de trabalho durante a deposição foram aproximadamente 20% menores em comparação com os valores experimentais da literatura. O efeito de W'S IND. ES' que é, em princípio, um artefato computacional, sobre o valor da função de trabalho do sistema é normalmente interpretado como ) uma não confiabilidadee dos modelos baseados nos conceitos de ASA. Porém, os resultados obtidos durante este trabalho indicam a existência de uma relação entre W'S IND. ES' e a rugosidade da superfície; portanto, o sentido físico de esferas vazias pode ser visto como uma "medida" da rugosidade superficial
- Imprenta:
- Data da defesa: 13.12.2004
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ABNT
JANKOV, Ivan. Modificação de superfícies metálicas via implantação iônica para tochas de plasma e outras aplicações. 2004. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2004. . Acesso em: 24 abr. 2024. -
APA
Jankov, I. (2004). Modificação de superfícies metálicas via implantação iônica para tochas de plasma e outras aplicações (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. -
NLM
Jankov I. Modificação de superfícies metálicas via implantação iônica para tochas de plasma e outras aplicações. 2004 ;[citado 2024 abr. 24 ] -
Vancouver
Jankov I. Modificação de superfícies metálicas via implantação iônica para tochas de plasma e outras aplicações. 2004 ;[citado 2024 abr. 24 ]
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