No presente trabalho estudamos de forma sistemática a difusão de
impurezas em filmes poliméricos usando as técnicas de implantação iônica
e análise por feixe de íons, retroespalhamento Rutherford e de perfil
de profundidade por nêutrons. Com este propósito foram implantadas e
realizadas medidas em diferentes intervalos de temperatura para
diferentes sistemas como (Au, Ag) no fotoresiste AZ1350, (Bi, Eu, Er, B)
no fotoresiste S1813 e (Xe, Kr) no termoplástico Poliestireno. Como
resultado mostrou-se que para implantações em baixas energias e
fluências Au, Ag seguem uma difusão regular. Os valores obtidos para os
parâmetros de difusão são semelhantes indicando assim um mecanismo de
difusão verdadeiramente atômico. É mostrado também que com o aumento da
fluência, devido aos danos gerados pelo processo de implantação, átomos
são aprisionados na região implantada levando a um mecanismo de difusão
por aprisionamento e liberação. Contudo, mostrou-se que a energia de
ativação indica que este processo de difusão ainda é de caráter atômico.
Da análise dos valores de D observamos um efeito de massa associado
onde D(T)Au < D(T)Ag, pois a massa de Ag é duas vezes menor que a de
Au. Para os elementos como Bi, Eu e Er, considerados quimicamente mais
ativos que Au, não foram observados efeitos de possíveis ligações
químicas nestes sistemas. Valores de energia de ativação de Bi
apresentaram-se próximos aos de Au para as fluências de implantação
aplicadas, o mesmo ocorrendo para a difusão de Er e Eu. O B mostrou que
depois de implantado difunde durante ou imediatamente após a
implantação. Difusão esta dada na presença de armadilhas saturáveis
induzidas por radiação, indo além da difusão térmica, por ordem de
magnitude de ≈10-12, contra ≈10-13 cm2s-1, respectivamente. Quanto a Xe e
Kr, observou-se que estes também difundem durante ou imediatamente após
a implantação, e que a fração do gás retido no pico depende da fluência
implantada. Implantações em baixa temperatura (80 K) e posteriores
análises foram determinados in situ por RBS na faixa de 80 a 300 K.
Verificou-se que a difusão segue um perfil regular. Em cada caso
mostrou-se que a dependência dos valores de D como função da temperatura
segue um comportamento tipo Arrhenius, com valores de energia de
ativação para os metais (Au, Ag, Bi) entre 580 e 680 meV, para os
lantanídeos (Er, Eu) valores entre 525 a 530 meV, para o semi-metal (B)
100 meV, e finalmente para os gases nobres Kr e Xe entre 40 e 67 meV.
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