Materialmodifiering med jonstrålar
Jonstrålar kan användas på ett flertal olika sätt för att manipulera materialegenskaper. På Tandemlaboratoriet använder vi joner i ett brett spektrum av energier, från låga keV till flera MeV, för många olika tillämpningar.
Om du vill beställa implantationer eller är intresserad av andra tjänster inom jonstrålemodifiering av material (IBMM), kolla gärna här.
keV-jonimplantationer
Vi använder keV-jonimplantationer för att ändra de elektroniska egenskaperna hos material. Det mest framträdande exemplet är åstadkommandet av specifika koncentrationer av dopämnen i halvledare. Denna metod används också för att skapa ohmska kontakter. Jonimplantationer kan även leda till bildning av nanopartiklar med elektroniska eller optiska egenskaper som skiljer sig från det ursprungliga materialet.
Vi utvecklar för närvarande ett nytt jonimplantationssystem med förväntade jonenergier från 0,25–10 keV. Denna lågenergi-jonimplanter (LEION) kommer att användas för dopning av 2D-material.
Svepelektronmikroskopisk bild av ett polyimidprov som har bestrålats med syrejoner med en energi på 3,25 MeV
Tillverkning av nanostrukturer
Energiska joner kan skapa nanostrukturer i material, t.ex. porer, upphöjningar eller spår (”ion tracks” på engelska). Vid Tandemlaboratoriet studerar vi bland annat hur keV-joner kan skapa porer i membran för potentiella tillämpningar inom filtrering. Genom att bestråla ett material genom en mönstrad mask kan vi även selektivt implantera joner och skapa strukturer med varierande kemisk sammansättning, till exempel magnetiska nanostrukturer.
Mycket forskning om nanostrukturbildning har gjorts i energiområdet för GeV-joner. Vi undersöker nu i vilken utsträckning MeV-joner, som kräver mycket mindre acceleratorer och annan instrumentering, kan användas i stället. Som ett exempel har vi använt MeV-joner för att producera etsbara spår i polyimidmembran.
Jonbestrålningar
Förutom exakt skräddarsydda elektroniska och strukturella egenskaper kan jonbestrålning också användas för att framkalla skador. Bestrålning kan amorfisera enkristallina material, vilket exempelvis gör det möjligt för forskare att analysera hur kristallstrukturen återställs. På Tandemlaboratoriet testar vi också strålningshärdigheten hos olika material och komponenter, eftersom jonbestrålning effektivt kan simulera miljöer med hög strålning som rymden eller kärnreaktorer.
Publikationer i urval
Proton irradiation-induced cracking and microstructural defects in UN and (U,Zr)N composite fuels
Ingår i Journal of Materiomics, s. 906-918, 2024
- DOI för Proton irradiation-induced cracking and microstructural defects in UN and (U,Zr)N composite fuels
- Ladda ner fulltext (pdf) av Proton irradiation-induced cracking and microstructural defects in UN and (U,Zr)N composite fuels
Ingår i Physica Status Solidi. Rapid Research Letters, 2024
- DOI för Position‐Selective Introduction of Ferromagnetism on the Micro‐ and Nanoscale in a Paramagnetic Thin Palladium Film
- Ladda ner fulltext (pdf) av Position‐Selective Introduction of Ferromagnetism on the Micro‐ and Nanoscale in a Paramagnetic Thin Palladium Film
Ingår i Nuclear Materials and Energy, 2023
- DOI för Impact of ion irradiation and film deposition on optical and fuel retention properties of Mo polycrystalline and single crystal mirrors
- Ladda ner fulltext (pdf) av Impact of ion irradiation and film deposition on optical and fuel retention properties of Mo polycrystalline and single crystal mirrors
Ion Track Formation and Nanopore Etching in Polyimide: Possibilities in the MeV Ion Energy Regime
Ingår i Macromolecular materials and engineering, 2023
- DOI för Ion Track Formation and Nanopore Etching in Polyimide: Possibilities in the MeV Ion Energy Regime
- Ladda ner fulltext (pdf) av Ion Track Formation and Nanopore Etching in Polyimide: Possibilities in the MeV Ion Energy Regime
Ingår i 2D Materials, 2023
- DOI för A contactless single-step process for simultaneous nanoscale patterning and cleaning of large-area graphene
- Ladda ner fulltext (pdf) av A contactless single-step process for simultaneous nanoscale patterning and cleaning of large-area graphene
Kontakt
- Allmänna frågor om laboratoriets verksamhet kan skickas till:
- tandemlaboratoriet@physics.uu.se