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Rasterkraftmikroskopie an Einkristallen von Lithium- und Kalziumfluorid nach Bestrahlung mit Schwerionen

Müller, Christian

English Title: Scanning force microscopy of lithium fluoride and calcium fluoride single-crystals after irradiation with heavy ions

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Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit schwerioneninduzierten Veränderungen an der Oberfläche ionischer Kristalle. Als geeignete Modellsysteme wurden zu diesem Zweck LiF- und CaF2-Einkristalle mittels Rasterkraftmikroskopie (RKM) untersucht. Beide Materialien zeigen nach der Bestrahlung kleine Hügel (Höhe wenige nm, Radien ca. 10 nm). Da der endliche Krümmungsradius der Sensorspitze die Genauigkeit der RKM sehr empfindlich beeinflußt, steht am Anfang eine quantitative Untersuchung der Abbildungsfehler. Anschließend wird ein Weg zu deren Korrektur aufgezeigt. Die korrigierten Meßwerte ergeben, daß nach Überschreiten eines Schwellenwertes im Energieverlust die Spurhöhen linear und die Durchmesser gemäß einem Potenzgesetz als Funktion des Energieverlusts der Ionen an der Oberfläche ansteigen. Zusätzliche Ausheilungsexperimente legen den Schluß nahe, daß es sich bei den beobachteten Spuren um Metallkolloide handeln könnte. Diese Annahme erlaubt es, eine einfache theoretische Modellierung der Spurgrößen vorzunehmen.

Translation of abstract (English)

Topic of this thesis are heavy ion induced modifications on the surface of ionic crystals. Single-crystals of LiF and CaF2 as model systems have been studied with scanning force microscopy (SFM). On both materials, tiny little hillocks are found after irradiation (height few nm, radii ca. 10 nm). The accuracy of SFM is limited by the finite curvature radius of the sensor tip. Therefore, this error source is first analyzed quantitatively, and subsequently a way for correction is presented. The corrected data reveals that above a certain energy loss threshold the heights of the hillocks increase linearly and the radii follow a power law as a function of energy loss at the surface. Addititional annealing experiments suggest that the hillocks may consist of metallic colloids. This assumption allows a simple theoretical modellization of the size of the tracks.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Neumann, Prof. Dr. Reinhard
Date of thesis defense: 6 November 2002
Date Deposited: 11 Nov 2002 00:00
Date: 2002
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Rasterkraftmikroskopie, Ionenkristall, Atombestrahlung, Abbildungsfehler, Strahlenschaden
Uncontrolled Keywords: AFM , ionic crystals , ion irradiation , image distortion
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