Nanoelectronics is a field undergoing rapid development, meaning knowledge of the materials and methods used in nano-scale systems is a driving force in the industry. Silicon is a well known material in nanoelectronics commonly used as a semiconductor and is therefore a good representative for nanomaterials in general. In this thesis work the effects of the helium and neon ions with the energies 100 keV and 200 keV respectively on surface contaminants and the bulk material of nanometer thick silicon membranes are being studied. Beyond interactions based on different incident ions, the effects are studied inboth the geometries of transmission and backscattering, giving information about the immediate effects on the surface, as well as bulk effects. Using Medium Energy Ion Scattering (MEIS), the positively charged particles on the surfaces and in the bulk of the materials, which are either sputtered or desorbed, can be detected. While the ions are different, the energies in this work are chosen to be such, that the electronic stopping power is the same, while the nuclear stopping of neon is vastly higher. From this work, it is concluded that both ions have the same qualitative effects on the membrane contaminants, consisting of hydrocarbons, which are desorbed electronically. Furthermore, neon has the effect of destructively sputtering the bulk material. A synergistic effect of electronic and nuclear deposition was also found, as quantitatively, more hydrocarbons per incident Ne+ ion were desorbed than per incident He+ ion. The change in effect based on different geometries can to a large extent be attributed to the energy loss of the ions in the material. The one change between geometries which can not be explained by energy loss in the material, is a 50% under representation of desorbed hydrogen ions in transmission geometryfor He+ incident ion. It is also concluded that the method used has the potential to be a viable, non-destructive and scalable cleaning and measuring method for contaminations on nano-scale materials, such as 2 dimensional materials. / Nanoelektronik är ett område under snabb utveckling, vilket gör kunskap kring de material som bygger upp elektroniken drivande i utvecklingen av teknologin. Kisel är ett välkänt material inom nanoteknologin då det är välanvänt som halvledare, vilket gör det till en bra representant för en mängd andra nanomaterial. I detta examensarbete undersöks de effekter som 100 keV helium- och 200 keV neonjoner har på ytföroreningar och bulkmaterial av kiselmembran i nanometertjocklek. Utöver olika jonslag undersöks även skillnaderna mellan membranets geometri i transmission och backåtspridning. Detta ger information, både om de direkta effekterna som jonerna har på materialets bestrålade yta, samt effekterna på den motsatta ytan. Genom användningen av ”Medium Energy Ion Scattering” (MEIS) kan de positivt laddade partiklarna på ytan och i bulkmaterialet, som genom elektronisk och nukleär växelverkan bryts läs, utforskas. Partiklarnas energier har valts så att den elektroniska bromsförmågan är densamma för de två partiklarna, medan den nukleära bromsförmågan skiljer sig kraftigt. Från detta arbete kan slutsatsen dras att båda joner har samma kvalitativa effekt på kiselmembranets föroreningar i form av kolväten. Dock har neon en betydlig nukleär, destruktiv effekt på bulkmaterialet. En synergistisk effekt har också kvantitativt observerats, där de elektroniska effekterna på kolväten är högre för neonjoner. De förändringar som påvisades i de olika geometrierna kan i stort förklaras av energiförlust av jonerna under passagen genom membranet. Den geometribaserade differens som inte följer förklaringen energiförlust är desorberat väte, vilket är 50 % mindre i transmissionsgeometri för heliumjoner. Den andra slutsatsen som kan dras från detta arbete är att den använda metoden har potentialen att utvecklas till en icke-destruktiv och skalbar metod för rengöring och mätning av föroreningar på nanomembran så som 2 dimensionella material.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-508232 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Beling, Jonas |
| Publisher | Uppsala universitet, Tillämpad kärnfysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | FYSAST ; FYSKAND1183 |
Page generated in 0.0018 seconds