Produccion de H0, H+, H- en colisiones de H+ con una superficie de grafito HOPG

M. A. ROMERO; EVELINA A. GARCÍA; R. VIDAL; J. FERRÓN; E. C. GOLDBERG

Valparaiso, Chile

Conferencia; Sólidos' 09; 2009

El intercambio de carga entre un ion y una superficie es un fenómeno importante para entender técnicas de análisis de superfi-cies tales como la espectrocopia de disper-sión de iones (Low energy ion scattering, LEIS). Esta técnica es muy utilizada en el análisis de superficies sólidas ya que permite discriminar la contribución de iones disper-sados por la superficie provenientes de diver-sas capas superficiales y de diferentes áto-mos. La neutralización del ion dispersado es fuertemente dependiente de las características del par ion-blanco.En este trabajo estudiamos la interac-ción entre protones y grafito HOPG. El in-terés de este sistema no es solo básico sino también por sus aplicaciones prácticas, por ejemplo el desarrollo de paredes para el con-finamiento eficiente de plasmas, y la produc-ción de fuentes de iones negativos. Presenta-mos resultados experimentales y teóricos. En los experimentos se midieron las fracciones de H+ y H- producidas en colisiones de H+ con una superficie de grafito HOPG a bajas energías (entre 2 y 8 keV) utilizando un án-gulo de dispersión fijo (450) y variando el ángulo de salida entre 100 y 350.Para explicar los resultados obtenidos con el experimento, realizamos un cálculo mecano-cuántico dependiente del tiempo. El formalismo se basa en asumir una eficiente neutralización del ion H+ a lo largo de la trayectoria de entrada debido a un mecanismo de neutralización resonante, sustentado por el hecho que el nivel de ionización del proyectil resuena con la banda ocupada del grafito. Así, las probabilidades de reionización (H+) y de formación de iones negativos (H-) se cal-culan a partir de la condición inicial de átomo neutro como dos procesos independientes. Los efectos de fluctuación de espín son inclu-idos en el presente cálculo.Desde el punto de vista experimental las conclusiones más relevantes son: i) para un ángulo de salida fijo la fracción de iones H- es prácticamente constante con la energía mientras que la fracción positiva H+ crece con la misma; ii) para una energía del proyec-til fija la fracción de H- decrece con el ángulo de salida hasta alcanzar un valor constante alrededor de 22.50, mientras que la fracción de H+ muestra un comportamiento práctica-mente complementario.Desde el punto de vista teórico: nuestro modelo reproduce muy bien la dependencia con la energía del ion incidente (energías ≥ 3 keV). En el caso de la dependencia con el ángulo de salida del ion, la fracción positiva calculada reproduce bien el experimento mientras que la fracción negativa muestra discrepancias que son más importantes tanto para pequeños como para grandes ángulos de salida. Proponemos dos posibles causas para explicar las diferencias encontradas entre teoría y experimento: i) la no independencia de los diferentes estados de carga del proyec-til; ii) la influencia de los detalles no con-templados de la estructura electrónica del grafito HOPG.Este trabajo fue financiado por ANPCyT (PICT-2007-00811) y por la U.N.Litoral (CAI+D).