FIB SIMS: analytická metoda pro nanotechnologie

• Thesis title in Czech: FIB SIMS: analytická metoda pro nanotechnologie
• Thesis title in English: FIB SIMS: analytical method for nanotechnology
• Academic year of topic announcement: 2013/2014
• Thesis type: dissertation
• Department: Department of Low Temperature Physics (32-KFNT)
• Supervisor: RNDr. Jan Lorinčík, CSc.
• Advisors: Ing. Zdeněk Šroubek, DrSc.

Guidelines

Bude specifikováno ve studijním plánu doktoranda.

References

1. L. Frank, J. Král, Metody analýzy povrchů – iontové, sondové a speciální metody, 2002, Academia Praha
2. D. Briggs and M.P. Seah, Practical Surface Analysis – Ion and Neutral Spectroscopy, 1992, John Wiley and Sons
3. A. Benninghoven, F.G. Rüdenauer, H.W. Werner, Secondary Ion Mass Spectrometry – Basic concepts, instrumental aspects, aplications and trends, 1987 , John Wiley and Sons
4. L. A. Giannuzzi, F.A. Stevie, Introduction to Focused Ion beams – Instrumentation, Theory, Techniques and Practice, 2005, Springer
5. Nan Yao, Focused Ion beam Systems –Basics and Applications, 2007, Cambridge University Press

Preliminary scope of work

FIB SIMS je hmotnostně spektrometrická analytická metoda, která se dostává do popředí zájmu z důvodu možnosti produkovat iontové obrazy s prostorovým rozlišením lepším než 100 nm. Metoda je založena na bombardování povrchů pevných látek urychlenými Ga+ ionty, jejímž důsledkem je emise sekundárních iontů (reprezentujících složení vzorku), které jsou pak hmotnostně spektrometricky analyzovány. I přes praktickou důležitost metody SIMS a tomu odpovídající úsilí se nepodařilo mechanismus vzniku sekundárních iontů zcela vysvětlit. Cílem dizertační práce je
1. Systematické experimentální studium ionizace sekundárních iontů při bombardování povrchů pevných látek ionty Ga+ a při jejím ovlivňování připouštěním kyslíku a dalších plynů nad povrch vzorku.
2. Navržení mechanizmu ionizace sekundárních iontů
3. Navržení experimentálních parametrů (typ plynu, jeho množství, nastavení iontového děla, hmotnostního spektromentru), které povedou k řádovému zvýšení produkce sekundárních iontů a tím i citlivosti metody FIB SIMS, které je nezbytné pro dosažení rozlišení iontových obrazů v řádu několika desítek nanometrů.
K dispozici je nový multifunkční přístroj na bázi rastrovacího elektronového mikroskopu, iontového děla typu FIB a Time-of-Flight hmotnostního spektrometru.

Preliminary scope of work in English

FIB SIMS is a mass spectrometry technique, which is getting to the forefront of interest due to its potential in producing ion images with space resolution better than 100 nm. The technique is based on the bombardment of solid surfaces by accelerated Ga+ ions leading to the emission of secondary ions (reprezenting the surface composition), which are then mass spectrometrically analyzed. In spite of the importance of the technique and the corresponding effort the mechanism of ion formation in SIMS has not been completely explained yet. The goal of the thesis is
1. A systematic experimental study of the secondary ion formation at the bombardment of solids by Ga+ ions and at its influencing by the flooding of oxygen and other gases
2. A suggestion of a secondary ion formation mechanism
3. A suggestion of experimental parameters (type of gas, its amount, setting of the ion gun, mass spectrometer) that will lead to an order of magnitude improvement of the secondary ion yield and thereby to the increase of the FIB SIMS sensitivity, which is necessary for the achievement of ion image resolution of several tens of nanometers.
The available facility is a new multifunctional instrument based on a scanning electron microscope, FIB-type ion gun, and the Time-of-Flight mass spectrometer.