Pérdida de Energía de iones H y He en TiO2

LIMANDRI S.; FADANELLI R.; BEHAR M.; NAGAMINE L.; FERNÁNDEZ VAREA J. M.; ABRIL I.; GARCÍA MOLINA R.; MONTANARI C.; AGUIAR J.; MITNIK D.; MIRAGLIA J.; ARISTA

Río Grande do Sul

Congreso; VII Encontro Sul-Americano de Colisioes Inelásticas na Matéria; 2014

Presentamos un trabajo teórico experimental sobre la pérdida de energía de iones H y He en dióxido de titanio (rutilo), material de gran interés tecnológico. Las muestras de TiO2 con grosores entre 30 y 260 nm fueron preparadas por sputtering reactivo sobre sustratos de C o Si y caracterizadas por reflectometría de rayos x. Las irradiaciones se llevaron a cabo con el implantador de iones de 500 kV y el Tandetron de 3 MV del Instituto de Física de la UFRGS para energías 200-1500 keV (H) y 250-3000 keV (He). A partir de los espectros de retrodispersión Rutherford adquiridos se determinaron las secciones eficaces de frenado de ambos iones. Por otro lado se trabajó en la descripción teórica empleando tres modelos diferentes: 1. Mermin Energy-Loss Function - Generalized Oscillator Strength (MELF-GOS), modelo perturbativo basado en el formalismo dieléctrico y en una descripción realista de las funciones de pérdida de energía del blanco con funciones tipo Mermin para los electrones de valencia e intensidades de oscilador generalizadas para las capas atómicas más internas. 2. Shellwise Local Plasma Approximation (SLPA), también perturbativo y dentro del formalismo dieléctrico, describe al blanco como un gas de electrones inhomogéneo a partir de la densidad electrónica de las diversas capas teniendo en cuenta sus respectivos umbrales de ionización. Para el TiO2 estas densidades se calcularon mediante el formalismo DFT-GGA. 3. Transport Cross Section - Extended Friedel Sum Rule (TCS-EFSR), método no perturbativo adecuado para describir el frenado de iones con velocidades arbitrarias en un gas de electrones degenerado. Los datos experimentales obtenidos cubren un intervalo amplio de energías. Como se muestra en la figura los valores medidos concuerdan con los modelos semiempíricos. La descripción teórica con MELF-GOS y SLPA es muy buena a energías intermedias y altas (mayores que la del máximo de la curva), pero alrededor del máximo y a energías menores TCS-EFSR está más cerca de los puntos experimentales. Más detalles sobre estos resultados serán presentados en la conferencia.