Influence of projectile chemistry on the sputtering process of the model polymer thin film

Spektrometria mas jonów wtórnych (SIMS) jest użyteczną metodą badawczą, umożliwiającąanalizę powierzchni rozpylanego materiału oraz jego składu głębokościowego. Niniejsza pracaskupia się na zbadaniu wpływu rodzaju pocisku na proces rozpylania jonowego, ze względu na jegowłaściwości chemiczne. Pomiary wykonano za pomocą spektrometru mas jonów wtórnych, IONTOF Gmbh (Munster, Germany) TOF SIMS V, znajdującego się w Zakładzie Inżynierii NowychMateriałów UJ. W przeprowadzonym doświadczeniu wykorzystano podłoże z poli(metakrylanumetylu) (PMMA), które rozpylano za pomocą jonów Cs+ oraz Xe+ . Wyznaczono w ten sposóbczas całkowitego rozpylania materiału przez obie wiązki, a także wykonano kratery co 10 %całkowitego czasu rozpylania w zakresie 20 – 70 %. Czas rozpylania dla jonów o tak zbliżonychparametrach fizycznych okazał się być zaskakująco różny, co skłania do wniosków, że decydującywpływ miała chemia użytych pocisków. Za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM; NanosurfEasyscan 2) wykonano pomiary topografii powierzchni rozpylonych kraterów. Pomiaryuwidoczniły znaczące różnice pomiędzy próbką rozpylaną Cs+ oraz Xe+. Na pierwszej z nichzaobserwowano występowanie dodatkowych struktur, które mogą tłumaczyć krótszy czascałkowitego rozpylania matrycy jonami cezu.

Secondary ion mass spectrometry (SIMS) is a useful analytic method, which is used to analysis ofthe surface and depth composition of sputtered materials. This thesis investigates the impact of thetype of primary projectile on the sputtering ion process, considering its chemical properties. Themeasurements were performed with ION TOF Gmbh (Munster, Germany) TOF SIMS Vspectrometer from the Department of Advanced Materials Engineering JU. In this studypoly(methyl methacrylate) (PMMA) thin films were sputtered by Cs+ and Xe+ ions. The totalsputtering time for each beam was determined, as well as craters were made in the range of 20 to 70% of the total sputtering time. Sputtering time, for projectiles with nearly identical physicalproperties, turned out to be surprisingly different. Therefore the vital role in sputtering time, in thissystem, resided in primary ions chemistry. Using atomic force microscopy (AFM NanosurfEasyscan 2) images of sputtering region topography were made. They revealed a significantdifference between samples sputtered by Cs+ and Xe+ ions. On the first sample additionalstructures were observed, which may explain the shorter time of total sputtering by cesium ions.