Transferencia electronica en interacciones dinamicas entre Ne+ y MoS2

P. BUITRAGO; M. ROMERO; C. BONIN; R. VIDAL; EVELINA A. GARCÍA; F. BONETTO

Bahía Blanca

Congreso; 108 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2023

La transferencia de electrones entre ´atomos es un proceso fundamental que ha sido estudiado desde los inicios de la f´ısica y la qu´ımica. En particular, la transferencia de carga durante las colisiones entre iones proyectiles y superficies constituye una de las bases para el an´alisis de las superficies [1].En este trabajo se analiza te´orica y experimentalmente la probabilidad de neutralizaci´on en la dispersi´on de iones de Ne+ por una superficie semiconductora de disulfuro de Mo (MoS2) en una configuraci´on geom´etrica de retrodispersi´on (backscattering).Desde el punto de vista experimental, se utiliz´o la t´ecnica de dispersi´on de iones de baja energ´ıa (LEIS) para determinar experimentalmente las fracciones de iones retrodispersados por los ´atomos de Mo despu´es de la colisi´on. Si bien el ´angulo de scattering es fijo e igual a 135o, los ´angulos de entrada y salida pueden ser modificados sin restricciones. En este trabajo, dos geometr´ıas de colisi´on fueron exploradas: i) un ´angulo de incidencia de 45o y un ´angulo de salida de 90o (ambos relativos a la superficie de la muestra), y ii) un ´angulo de incidencia de 90o y un ´angulo de salida de 45o. La energ´ıa de incidencia del proyectil se vari´o entre 1.5 y 8 keV.Experimentalmente se encontr´o una alta tasa de neutralizaci´on en los proyectiles retrodispersados (del orden del 95 %), pr´acticamente independiente de la energ´ıa del proyectil y de la geometr´ıa de la colisi´on. Adem´as, se determin´o que los restantes iones dispersados son, dentro del error experimental, todos positivos. Por comparaci´on, se realiz´o el mismo experimento en una superficie de Molibdeno met´alico policristalino en el cual, si bien se encontraron diferencias con el MoS2, se observ´o una alta tasa de proyectiles neutros retrodispersados.Por el lado te´orico, se aplic´o un formalismo mec´anico-cu´antico basado en primeros principios para describir los procesos de transferencia de carga resonante involucrados en la situaci´on din´amica descripta anteriormente [2]. Se examinan detalladamente todos los ingredientes f´ısicos involucrados en el problema de intercambio de carga analizado, tales como la densidad de estados de la superficie, el nu´mero de´atomos considerados para describir la colisi´on ion-superficie, la inclusi´on de estados del core de la superficie, y la relevancia de la posici´on en energ´ıa del proyectil en relaci´on con el nivel de Fermi de la superficie blanco.Nuestros c´alculos muestran que: i) los estados internos (core) del Mo juegan un rol central en la transferencia de carga en este sistema, ii) es necesaria la inclusi´on de 4 ´atomos (Mo dispersor + 3 S) para una convergencia apropiada de los niveles de ionizaci´on y afinidad y sus anchos, y iii) el estado de carga del proyectil se define principalmente en la trayectoria de salida, existiendo una neutralizaci´on casi completa durante la trayectoria de entrada del proyectil.C´alculos preliminares muestran que la alta tasa de proyectiles neutros encontrada experimentalmente no es adecuadamente descripta por la u´nica contribuci´on de intercambio de carga resonante al estado fundamental. De este modo, inferimos que otros mecanismos tales como la neutralizaci´on Auger o la neutralizaci´on resonante a los estados excitados del proyectil deber´ıan incluirse en el modelo te´orico para una correcta descripci´on de la transferencia de carga en este sistema. La inclusi´on de estados excitados (correlacionados con el estado fundamental) nos llevar´ıa a una neutralizaci´on m´as en acuerdo con la data experimental [3].