Analysis and modification of thin layers using ion beams

Tato diplomová práce se zabývá analýzou a modifikací tenkých vrstev pomocí iontových svazků. První část diplomové práce nabízí úvod do teorie interakce iontů s pevnou látkou. Druhá část diplomové práce se věnuje hmotnostní spektroskopii sekundárních iontů (SIMS) a spektroskopii rozptylu iontů nízkých energií (LEIS). Tato práce poskytuje nejen základní informace o těchto dvou metodách, ale zabývá se také výhodami plynoucími z jejich spojení v paralelním módu hloubkového profilování. Tyto výhody (lepší hloubkové rozlišení LEIS profilů, kvantifikace metody SIMS) jsou demonstrovány na příkladu měření MoSi multivrstev. V rámci této diplomové práce byl také navrhnut nový UHV manipulátor, vybavený precizním krokovým UHV motorkem, který umožňuje, díky svým kompaktním rozměrům, pohodlnější a přesnější manipulaci paletky se vzorkem v omezeném prostoru UHV komory. Třetí část diplomové práce se zabývá možností transformace krystalové struktury metastabilních Fe vrstev na Cu(100) svazkem Ar+ iontů. Fe vrstvy s metastabilní fcc strukturou byly připraveny napařováním Fe v atmosféře CO (u 22 monovrstev tlustých Fe vrstev) a napařováním Fe spolu s invarem - Fe64Ni36 (u 44 monovrstev tlustých Fe vrstev). Změny krystalové struktury jsou studovány pomocí rastrovacího tunelového mikroskopu a pomocí difrakce pomalých elektronů. Tato práce se zaměřuje zejména na určení vlivu různých energií iontů a různých iontových dávek na tvorbu a růst bcc nanokrystalů, jejich konečný tvar a velikost. U Fe vrstev napařených spolu s invarem se pak tato práce zaměřuje na stanovení procentuálního množství Ni v Fe vrstvě potřebného pro depozici Fe vrstev s metastabilní fcc strukturou.This diploma thesis deals with analysis and modification of thin layers using ion beams. The first part of this diploma thesis deals with phenomena accompanying ion beam bombardment of solid matter. The second part of this diploma thesis is concerned with Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS) and Low Energy Ion Scattering (LAIS). This work convey some basic information about these two techniques and it also deals with some benefits result in their connection into parallel depth profiling mode (such as better depth resolution of the LEIS profile, quantification of the SIMS). These benefits are demonstrated on MoSi film measurement. Within the framework of this thesis a new UHV manipulator was designed. This new UHV manipulator is equipped with precise stepper UHV motor and since the proportions are smaller, the manipulation with a sample in a space limited UHV chamber is much more comfortable and more precise. The third part of this diploma thesis deals with ion-beam induced transformation of epitaxially grown Fe films with thickness of 22 monolayer (ML) and 44 ML on Cu(100) single crystal at room temperature. Metastable Fe films of 22 ML thickness were prepared in CO pressure and 44 ML Fe films were prepared by co-evaporation of Fe with Fe64Ni36 (invar). Structural changes are analyzed by scanning tunneling microscopy and low-energy electron diffraction. The aim of this thesis is to discuss the influence of the sputtering parameters such as ion dose and ion energy on the nucleation of bcc nanocrystals, their growth, final shape and size. The influence of different Ni concentration on stability of 44 ML thick Fe films is also discussed.