Determinación experimental del poder de frenado de H y He en films de TiO2

LIMANDRI S.; FADANELLI R.; BEHAR M.; NAGAMINE L.

Congreso; . VI Encuentro Sudamericano de Colisiones Inelásticas en la Materia; 2012

El conocimiento del poder de frenado de iones en la materia es importante para evaluar daños por radiación, determinar perfiles de profundidad en implantación de iones, etc. En el caso de compuestos, las bases de datos son escasas y las incertezas asociadas pueden ser muy grandes [1]. Los films de óxido de titanio tienen un amplio rango de aplicación en dispositi-vos ópticos debido a su alto índice de re-fracción, su baja absorción y su buena esta-bilidad térmica. Es importante determinar con precisión las impurezas presentes en estos films ya que éstas pueden modificar sus propiedades. La exactitud en la deter-minación de perfiles de concentración me-diante técnicas nucleares depende fuerte-mente del conocimiento del poder de frena-do usado para el análisis. Los datos experimentales de poderes de frenado de iones livianos en TiO2 son muy escasos. Existe solo un conjunto de datos para al He [2] y ninguno para H. En este trabajo se realizaron medi-ciones el poder de frenado en TiO2 para H en el rango de energías entre 250 y 1500 keV y para He entre 250 y 3000 keV me-diante la técnica de espectrometría de re-trodispersión Rutherford (RBS). Los films de TiO2 de espesores entre 297 y 1140 Å fueron depositados por sput-tering sobre sustratos de carbono y silicio. Las mediciones fueron realizadas en el Ins-tituto de Física de la Universidad Federal do Rio Grande do Sul. Para bajas energías, los espectros fueron adquiridos en el im-plantador de iones de 500 keV mientras que para altas energías se utilizó el acelerador Tándem de 3 MV. Las partículas retrodis-persadas fueron detectadas a 120º con de-tectores de barrera de superficie de Si de 7 y 11 keV de resolución (incluyendo el rui-do electrónico) para las mediciones a bajas y altas energías, respectivamente. Para cada energía, se midieron espectros a cuatro ángulos diferentes entre dirección la normal a la muestra y el haz incidente (0º, 20º, 40º 60º). Los poderes de frenado fueron deter-minados con el método descripto en Ref. [3] Los resultados obtenidos fueron com-parados con los valores arrojados por SRIM 2012 [4], con datos experimentales de po-deres de frenado de Barradas et ál. [2] y con curvas obtenidas mediante cálculos de primeros principios con el modelo MELF-GOS. Nuestros datos para H y He presentan un muy buen acuerdo con los dados por SRIM. En el caso de He, el acuerdo con Barradas et ál. [2] es bueno. Es importante decir que estos últimos autores determinan intervalos de confianza del poder de frena-do mediante un método indirecto, mientras que nuestras determinaciones son directas. Los datos arrojados por el cálculo son simi-lares a nuestros resultados para H, aunque están por debajo de la tendencia general para He. Esperamos cálculos de primeros prin-cipios basados en otros modelos para conti-nuar con este estudio. Referencias [1] W-K Chu, et ál., Backscattering Spectrometry (Academic Press, New York, 1978). [2] N. Barradas et ál., Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. 273, 22 (2012). [3] G. Lantschner et ál., Phys. Rev. A. 69, 062903 (2004). [4] J. Ziegler y J. Biersack, SRIM 2012, codigo disponible en www.srim.org.