Logo BSU

Please use this identifier to cite or link to this item: https://elib.bsu.by/handle/123456789/208249
Title: Модификация поверхности силикатного стекла низкоэнергетичной имплантацией: влияние плотности ионного тока на формирование наночастиц серебра
Other Titles: Modification of silicate glass surface by low energy implantation: effect of ion current density on silver nanoparticle formation / A.L. Stepanov, V.N. Popok, V.B. Odzhaev
Authors: Степанов, А. Л.
Попок, В. Н.
Оджаев, В. Б.
Issue Date: 2003
Publisher: Минск : БГУ
Citation: Взаимодействие излучений с твердым телом: материалы V междунар. науч. конф., 6-9 окт. 2003 г., Минск. — Мн.: БГУ, 2003. — С. 301-303.
Abstract: В работе исследовались композиционные слои на основе SiO2, сформированные имплантацией ионов Ag+ энергией 30 кэВ и дозой 5x1016 ион/см2 при плотностях ионного тока от 4 до 15 мкА/см2. Методами оптической спектроскопии и атомно-сииловой микроскопии показано, что ионная имплантация позволяет синтезировать в приповерхностной области диэлектрика слой, включающий в себя частицы серебра нанометрического размера. Обнаружено, что использовании более высоких значений плотности ионного тока ведет к увеличению размеров металлических наночастиц в имплантированном слое в результате разогрева стеклянной подложки, что позволяет говорить о возможности получения структур с контролируемыми размерными характеристиками металлических наночастиц.
Abstract (in another language): Low-energy ion implantation has become a widely-used method in material science for synthesis of metal nanoparticles in dielectric matrixes which may be integrated with electronic applications, in particular for fabrication of non-linear optical devices. Silicate glasses implanted by 30 keV Ag+ ions with a dose of 5x1016 ion/cm2 at ion current densities from 4 to 15 µA/cm2 were investigated using optical spectroscopy and atomic force microscopy (AFM) in the present paper. Optical spectroscopy measurements show a characteristic band of plasmon resonance in the transmittance spectra that is associated with nanosize Ag particles formation in the implanted glasses. It is suggested that observed shift of the band minimum to long wavelengths and change in the transmittance value are caused by increase of the nanoparticle size with the rise of the ion current density. AFM images of the implanted surfaces show a formation of semispherical hills. These hills are tops of the spherical nanoparticles towering above the surface due to sputtering of a few tens of nm thick glass layer during the implantation. The ion current density increase leads to the rise of the hills in size, i.e. enlargement of the nanoparticles. Hence, both methods show growth of larger silver nanoparticles at higher ion current densities. This effect can be explained in terms of enhanced thermal diffusion of the implanted Ag atoms. Increase of the ion current density (increase of the ion beam power) leads to temperature rise in the glass matrix that elevates atoms mobility and causes more effective collection of the silver atoms into nucleated particles and their growth. The mechanism of Ostvald ripening can play important role as well. In conclusion, change of ion beam power by varying the ion current density is found to be resulting in change of metal nanoparticle size in the case of silver implantation into silicate glass. The obtained experimental results can be used for control of nanoparticle size during synthesis of metal/dielectric composites perspective as non-linear optical materials.
URI: http://elib.bsu.by/handle/123456789/208249
ISBN: 985-445-236-0; 985-445-235-2
Appears in Collections:2003. Взаимодействие излучений с твердым телом

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
301-303.pdf2,97 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record Google Scholar


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.