Medida da dispersão atômica em nanopartículas de Ag decompostas por irradiação de Ne+ de 200 keV em experimentos de MEIS

• Autor(a) principal: Konrad, Bárbara
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/276826
• topic: Irradiação iônica; Nanopartículas de prata; Simulação computacional; Ion irradiation; Ag nanoparticles; MEIS; TRI3DYN

Os efeitos da irradiação com íons de Ne+ de 200 keV em nanopartículas (NPs) de Ag enterradas em Si3N4 foram investigados teórica e experimentalmente. Amostras produzidas por magnetron sputerring com a deposição de finas camadas com espessuras nominais de 3 e 10 nm de Ag e Si3N4, respectivamente, em wafers de Si3N4/Si foram irradiadas com um feixe de Ne+ de 200 keV inclinado 60° em relação à superfície em um sistema de espalhamento de íons em energias intermediárias (MEIS). A evolução microestrutural das amostras sob irradiação foi caracterizada no mesmo sistema através de um feixe de He+ de 200 keV. Os feixes para irradiação e caracterização foram intercalados em um procedimento passo a passo em tempo real. Os resultados de MEIS indicaram dois fenômenos dominantes: a coalescência, observada através da diminuição da cobertura areal de NPs, e a decomposição, diagnosticada através do alargamento do sinal de Ag nos mapas de MEIS. A decomposição foi causada pela interação feixe-amostra, onde átomos do sistema NPs-substrato foram movimentados através de colisões em uma mistura induzida pelo feixe de íons de Ne. Regiões adjacentes às NPs, inicialmente formadas somente por Si3N4, apresentaram um aumento progressivo da concentração de Ag em função da fluência. Resultados complementares, obtidos por microscopia eletrônica de transmissão por varredura (STEM), mostraram a formação de uma rede de partículas satélite na região de Ag disperso. Tal comportamento é previsto pela teoria da nucleação e crescimento em soluções sólidas supersaturadas. Esses últimos resultados reforçaram os modelos adotados e as hipóteses para explicar os comportamentos observados. Este estudo apresenta a quantificação da dispersão atômica em NPs e a avaliação da coalescência causadas pela irradiação iônica. Os resultados experimentais de MEIS foram analisados com o código PowerMEIS-3 e comparados com simulações dinâ Os resultados experimentais de MEIS foram analisados com o código PowerMEIS-3 e comparados com simulações dinâmicas do software TRI3DYN para o mesmo alvo e condições de irradiação. A combinação de simulações do TRI3DYN e resultados experimentais do MEIS sugeriram uma energia de ligação de até 60 eV em NPs de Ag embebidas em Si3N4. A combinação do MEIS, STEM e TRI3DYN mostrou-se uma abordagem confiável para observar e caracterizar a decomposição de NPs induzida por irradiação de íons.