Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

FIB/SEM technology in NEMS/MEMS fabrication and investigation

Kunicki P., Kowalski Z. W., Gotszalk T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 8

21--24

EN

FEI Helios NanoLab 600i microscope with Kleindiek MM3A-EM micromanipulators, controlled by microscope PC connected to Keithley 2400 Source Meter, has been used in our experiments. Due to limited space only several examples of FIB/SEM processes that have been conducted are presented here. They proof the great advantage of this technology in modifying single structures in short time.

PL

Mikroskop FEI Helios600i wraz z mikromanipulatorami Kleindiek MM3A-EM oraz urządzenie Keithley 2400 zostały użyte w naszych eksperymentach. Z powodu ograniczonego miejsca przedstawiono jedynie kilka przykładów procesów z wykorzystaniem technologii FIB/SEM. Największą zaletą tej technologii jest możliwość modyfikacji pojedynczej struktury w krótkim czasie.

2

Two types of atmospheric pressure plasma jet : construction and features

Babij M., Kowalski Z. W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 10

30-33

EN

The nonthermal atmospheric pressure plasma jet (APPJ), that can be dated back to 1960 s, can be generated in many different gases, different types of discharge setups under various power supplies and using different electrical excitations, and operating modes. The dielectric barrier discharge (DBD) plasma jet is a classical example of that kind of nonthermal APPJ. A noble gas passes through the dielectric tube at certain flow rates and when the discharge is ignited, the plasma jet (plume) is launched into the ambient through the nozzle of the tube. This kind of discharge generates low-temperature plasmas that are suitable for the atomization of volatile species and can also be served as an ionization source for ambient mass spectrometry and ion mobility spectrometry. The paper presents two types of source (made in Wrocław University of Technology) based on a plasma jet established at the end of a capillary dielectric barrier discharge at atmospheric pressure.

PL

Atmosferyczny dżet (strumień) plazmowy, ADP, może być generowany w różnych gazach, różnego rodzaju wyładowaniach, przy użyciu różnorodnych układów zasilania, elektrycznego wzbudzenia i sposobów działania. Klasycznym przykładem nietermicznego ADP jest barierowy dżet plazmowy wykorzystujący wyładowanie barierowe (dielectric barrier discharge, DBD), w którym szlachetny gaz przepływa przez dielektryczną rurkę z określoną szybkością i kiedy zapali się wyładowanie, strumień (dżet) plazmy ‘wystrzeliwuje’ na zewnątrz przez wylot (dyszę) rurki. Ten rodzaj wyładowania generuje plazmę niskotemperaturową, odpowiednią do atomizacji lotnych substancji, która może także być stosowana jako źródło jonizujące w spektrometrii mas realizowanej przy ciśnieniu atmosferycznym (ambient mass spectrometry) i spektrometrii ruchliwości jonów. Artykuł prezentuje dwa rodzaje źródeł wytwarzających atmosferyczny dżet plazmowy ulokowany na końcu kapilarnego wyładowania barierowego.

3

Stainless steel surface modification induced by argon and krypton ion beam bombardment

Kowalski Z. W.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 11b

352-354

EN

In many areas of science and technology various processes, such as: machining, chemical and ion etching, electron beam or photon flux bombardment, etc. are used for surface modification of materials. Morphological properties of the surface depends on the type of process used. This paper presents the results of studies of the basic aspects of the surface morphology of stainless steel modified in the process of ion etching, with the use of perpendicular and oblique (Θ = 800÷890) ion beam. In the experiments argon and krypton ion beams from GD ion source with hollow anode (beam diameter of about 1 mm, energy up to 6 keV and ion beam density up to 0.5 mAcm-2) were utilized.

PL

W wielu dziedzinach nauki i techniki wykorzystywane są różne procesy technologiczne, takie jak: obróbka mechaniczna, trawienie chemiczne i jonowe, bombardowanie wiązką elektronów lub strumieniem fotonów, itp. do modyfikacji powierzchni materiałów. Właściwości morfologiczne powierzchni zależą od rodzaju stosowanego procesu. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań podstawowych aspektów morfologii powierzchni stali nierdzewnej modyfikowanej w procesie trawienia jonowego, przy użyciu prostopadłej i ukośnie padającej (Θ = 800÷890) wiązki jonów. W eksperymentach stosowano wiązkę jonów (o średnicy równej około 1 mm, energii dochodzącej do 6 keV i gęstości prądu – do 0,5 mAcm-2) z jarzeniowego źródła z wnękową anodą.

4

Wpływ procesów modyfikacji powierzchni na jej właściwości morfologiczne na przykładzie trawienia jonowego wybranych materiałów

Kowalski Z. W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

79-81

PL

W wielu dziedzinach nauki i techniki wykorzystywane są różne procesy technologiczne do modyfikacji powierzchni materiałów (obróbka mechaniczna, trawienie chemiczne, trawienie jonowe, bombardowanie wiązką elektronów lub strumieniem fotonów, nanoszenie warstw, itp.), zarówno w skali mikro- jak i nanoskopowej. Właściwości morfologiczne powierzchni zależą od rodzaju stosowanego procesu technologicznego - stąd ich badanie jest jednym z ważniejszych zagadnień związanych z modyfikacją powierzchni ciała stałego. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań podstawowych aspektów morfologii powierzchni wybranych materiałów modyfikowanych w procesie trawienia jonowego, przy użyciu prostopadłej i ukośnie padającej (Θ = 85° š 87°) wiązki jonów. W eksperymentach stosowano wiązki o średnicy: 12 cm i względnie małej energii 0,8 keV oraz równej około 1 mm i energii dochodzącej do 6 keV.

EN

In many areas of science and technology various processes are used for surface modification of materials (machining, chemical etching, ion etching, electron beam or photon flux bombardment, deposition of layers, etc.), both at the micro- and nanoscopic scale. Morphological properties of the surface depends on the type of process used - hence their study is one of the major issues relating to the modification of solid surfaces. This paper presents the results of studies of the basic aspects of the surface morphology of selected materials modified in the process of ion etching, using perpendicular and oblique (Θ = 85° š 87°) ion beam. In the experiments beams with a diameter of 12 cm and relatively low energy 0.8 keV and with a diameter equal to about 1 mm and power of up to 6 keV were used.

5

The problem of scaling effect in surface morphology studies of ion beam bombarded stainless steel and titanium

Kowalski Z. W., Wilk J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 7

36-38

EN

One of the surface morphological properties is roughness. It is expressed by various parameters and statistical distributions referring to vertical and horizontal features of surface roughness profile. This paper presents experimental results concerning stainless steel and titanium surface modification with the use of perpendicular (�Á = 0„a) as well as oblique (�Á = 87„a) ion beam. Argon and krypton ion beams from GD ion source (energy up to 6 keV and ion beam density up to 0,5 mAcm-2) were used in the experiments. It follows from the studies that values of well known and normalized roughness parameters Ra, S and Sm as well as profile bearing length ratio tp depend on scale (scaling effect).

PL

Jedną z właściwości morfologicznych powierzchni jest jej chropowatość. Wyrażana jest różnorodnymi parametrami i rozkładami statystycznymi, odnoszonymi do wertykalnych i horyzontalnych cech jej profilu. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących modyfikacji powierzchni stali nierdzewnej i tytanu prostopadłą (. = 0.) i ukośną (. = 87.) wiązką jonów argonu i kryptonu. W eksperymentach stosowano wiązkę jonów (o energii dochodzącej do 6 keV i gęstości prądu – do 0,5 mAcm-2) uzyskiwaną z jarzeniowego źródła z wnękową anodą. Badania wskazują na zależność mierzonych parametrów chropowatości: Ra, S i Sm , jak również jednego z wybranych rozkładów statystycznych (tzw. udziału nośnego profilu tp), od przyjętej w pomiarach długości odcinka elementarnego (profilograf) bądź długości skanowania (AFM). Ujmując rzecz krócej, zależność od przyjętej wielkości skali (scaling effect).

6

Surface nanomodification induced by a neutralized ion beam

Kowalski Z. W., Wilk J.

Materials Science Poland

|

2008

|

Vol. 26, No. 2

279--285

EN

The paper presents results of surface nanomodification induced by neutralized ion beam from the glow discharge ion gun with a hollow anode. Processes like surface polishing, surface roughening, generation of various surface/subsurface structure elements (e.g., waves, ripples) resulting from ion bombardment were investigated. All those events are crucial in such areas of science and technology as preparation (ion beam thinning and polishing) of samples for transmission electron microscopes; surface analysis where ion beam sputtering generating unwanted surface structures like e.g., waves is widely used in depth-profile analytical techniques such as secondary ion mass spectroscopy, Auger electron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Rutherford backscattering spectrometry; formation of patterns in sub-100 nm regime for micro/nanoelectronics where reduction of line etch roughness (LER) must be taken into account (as semiconductor dimensions shrink, LER will be more important because roughness from the resist is transferred to the substrate with further processing steps).

7

Źródło zneutralizowanej wiązki jonów i możliwości jego zastosowania do mikro- i nanomodyfikacji powierzchni stali i tytanu

Wilk J., Kamiński K., Kowalski Z. W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 10

58-60

PL

Zaprezentowano wyniki badań jarzeniowej wyrzutni z wnękową anodą, będącej źródłem zneutralizowanej wiązki jonów argonu i kryptonu, których celem była optymalizacja konstrukcji układu elektrod i warunków pracy urządzenia oraz ocena możliwości jego zastosowania do modyfikacji właściwości morfologicznych powierzchni stali nierdzewnej i tytanu w skali mikro- i nanometrowej. Zneutralizowaną wiązkę z powodzeniem stosowano do zwiększania chropowatości powierzchni, do jej polerowania jonowego, do trawienia jonowego celem zmniejszenia grubości próbki (ion thinning), a także do ujawniania ziaren, granic międzyziarnowych, porów, pustek itp. (wyniki prezentowano wcześniej).

EN

The article presents results of studies on glow discharge (GD) ion gun with hollow anode which is the source of neutralized argon and krypton ion beam. The investigation aim was optimisation of electrode system and working conditions of the gun as well as evaluation of possibilities to use the gun to surface morphological properties modification of stainless steel and titanium in micro- and nanoscale. The neutralized beam was successfully applied to surface roughening, surface polishing, sample thinning as well as revealing of grain and grain boundaries, pores, voids, etc. (results were presented elsewhere).

8

Struktura geometryczna powierzchni stali i tytanu rozpylanej szeroką wiązką jonów

Kowalski Z. W., Martan J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 10

41-42

PL

Badanie struktury geometrycznej powierzchni (SGP), której podstawowymi parametrami są chropowatość oraz - rzadziej badane - falistość i wady powierzchni jest jednym z ważniejszych zagadnień związanych z modyfikacją powierzchni ciała stałego. Charakter SGP materiału zależy od rodzaju stosowanego procesu technologicznego. W opracowaniu zaprezentowano wyniki badań dotyczących wpływu bombardowania jonowego na charakter SGP. W badaniach tych wykorzystano szeroką wiązkę jonów argonu o względnie małej energii 800 eV do rozpylania powierzchni stali i tytanu oraz metodę analizy harmonicznych profilu powierzchni poddanej bombardowaniu.

EN

Investigation of surface geometrical structure (SGS) with its main components: roughness and less known and rarely investigated waviness and surface defects is one of the more important problems connected withsolid surface modification. SGS of the material depends on technological process used in the experiment. In this work the influence of ion beam bombardment on SGS character is presented. In the study broad 800 eV argon ion beam to sputter steel and titanium surfaces as well as harmonic analysis method, borrowed from electrical engineering, was utilized.

9

Morfologia powierzchni poddanej rozpylaniu jonowemu - implikacje technologiczne, biologiczne i medyczne

Kowalski Z. W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2005

|

z. 153

17-24

EN

Changes of surface morphology considered as alteration topography and/or roughness are the main and spectacular result of ion sputtering pf solid surface. To obtain quite clear picture of morphology modification high quality investigation methods ( techniques) have tio be applied. The four of them are presented in this short review article. The first is profilometrical technique enabling surface microroughness measurements. The second - microscopical method used to observe surface topography (SEM) or topography together with nanoroughess measurements (AFM). Very interesting and promising investigation ways discussed in the paper are harmonic analysis and fractal analysis of sputtered surface profile. Technological and biomedical implications are also shown here.

10

Wpływ czasu bombardowania jonowego na charakter struktury geometrycznej powierzchni stali

Martan J., Kowalski Z. W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 6

18-19

PL

Badanie struktury geometrycznej powierzchni (SGP) jest jednym z ważniejszych zagadnień związanych z modyfikacją powierzchni ciała stałego. Odgrywa ona niezwykle istotną rolę w mikroelektronice i medycynie. Podstawowymi składowymi SGP są chropowatość oraz mniej znane i rzadziej badane - falistość i wady powierzchni. Charakter struktury geometrycznej powierzchni materiału zależy od rodzaju stosowanego procesu technologicznego, np. obróbki skrawaniem lub coraz częściej stosowanego rozpylania jonowego. W niniejszym opracowaniu przeanalizowano wpływ czasu bombardowania wiązką jonów powierzchni stali nierdzewnej na charakter SGP, wykorzystując metodę analizy harmonicznych, zapożyczoną z elektrotechniki.

EN

Investigation of surface geometrical structure (SGS) is one of the more important problems connected with solid surface modification. SGS plays an important role in such branches of science and technology like microelectronics or medicine. The main components of the structure in question are roughness and less known and rarely investigated - waviness and surface defects. Surface geometrical structure character of the material depends on kind of technological process applied, e.g. machining or more and more frequently used ion sputtering. In this work the influence of ion--beam bombardment duration of stainless steel surface on SGS character was analysed making use of harmonic analysis method, borrowed from electrical engineering.

11

Przygotowanie mikroskopu sił atomowych do pomiarów nanochropowatości powierzchni rozpylanej jonami : wstęp do analizy fraktalnej

Marendziak A., Gotszalk T., Rangelow I. W., Wilk J., Kowalski Z. W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 6

15-17

PL

W opracowaniu przedstawiono wyniki wstępnych badań nad wpływem bombardowania jonowego na zmiany nanochropowatości powierzchni. Skoncentrowano się na podstawowych parametrach, opisujących cechy wertykalne profilu chropowatości, takich jak: średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości Ra i średnie kwadratowe odchylenie profilu Rq oraz na dwóch powszechnie stosowanych materiałach - stali nierdzewnej i tytanie. W badaniach stosowano jarzeniowe źródło z wnękową anodą, wytwarzające zneutralizowaną wiązkę jonów kryptonu o energii sięgającej kilku kiloelektronowoltów. Celem było badanie możliwości zastosowania opracowanego na Wydziale mikroskopu sił atomowych oraz oprogramowania do pomiarów nanochropowatości rozpylanej jonami powierzchni i w dalszej kolejności, jej analizy fraktalnej.

EN

This work presents results of initial studies on the influence of ion bombardment on surface nanoroughness modification. We concentrated on most often utilized in the world basic parameters describing vertical features of roughness profile, i.e.: arithmetical mean deviation of the surface profile Ra and the root mean square value of the surface roughness Rq as well as on two commonly used materials - stainless steel and titanium. In our research glow discharge ion gun with hollow anode generating neutralized krypton ion-beam with energy up to several keV was applied. The aim of the work was to investigate the possibility of application of atomic force microscope and software made in our department to nanoroughness measurements of ion sputtered surface and, in the next stage, after gathering sufficient amount of scientific material, its fractal analysis.

12

Badania profilometryczne mikrochropowatości powierzchni tytanu rozpylanej jonami jako wstępny etap jej analizy fraktalnej

Bałamucki J., Czarnecki P., Wilk J., Kowalski Z. W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 6

31-32

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu rozpylania polikrystalicznego tytanu zneutralizowaną wiązką jonów kryptonu na mikrochropowatość jego powierzchni. Mierzono za pomocą wysokiej klasy profilometru parametry opisujące podstawowe cechy profilu: średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości Ra, wysokość chropowatości według 10 punktów Rz i maksymalną wysokość chropowatości Rm, udział nośny profilu tp. Analizowano wpływ czasu bombardowania oraz długości odcinka elementarnego (wzdłuż którego wyznaczane są parametry) na zmianę wartości tych parametrów. Przeprowadzone badania i uzyskane wyniki stwarzają możliwość analizy fraktalnej powierzchni tytanu poddanej rozpylaniu zneutralizowaną wiązką jonów kryptonu.

EN

The article presents results of studies on the influence of neutralized krypton ion-beam sputtering of polycrystalline titanium on its surface microroughness. Parameters describing the main profile features were measured by means of high quality profiometer: arithmetical mean deviation of the surface profile Ra, ten point height of irregularities Rz and maximum height of the surface profile Rm, profile bearing length ratio tp. The influence of bombardment duration and length of elementary segment (the parameters in question are measured along this segment) on those parameters changes were analysed. Experimentation and obtained results give possibility of fractal analysis of titanium surface subjected to neutralized krypton ion-beam sputtering.

13

Analiza fraktalna powierzchni stali poddanej rozpylaniu jonowemu

Kowalski Z. W., Martan J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 6

28-30

PL

Analiza fraktalna zjawisk zachodzących podczas bombardowania jonowego ciała stałego zajmuje wśród publikacji poświęconych fraktalom niewiele miejsca. Prace prowadzone w tym zakresie są nieliczne, szczególnie dotyczące analizy fraktalnej struktury geometrycznej powierzchni (SGP) materiałów poddanych bombardowaniu jonami o względnie małej energii (rozpylanie jonowe). Opracowanie koncentruje się na mikrochropowatości powierzchni stali poddanej rozpylaniu jonami argonu o energii 800 eV.

EN

Publications on fractal analysis of phenomena occurring during ion bombardment of solid are only a small part of scientific papers relating to fractals. Only a few of papers deal with that problem, especially the problem of geometrical structure of materials bombarded with the use of relatively low energy ions (ion sputtering). This article is concentrated on steel surface microroughness induced by 800 eV argon ion sputtering and this is an attempt to fill existing gap.

14

Fraktalna analiza profilu chropowatości powierzchni

Kowalski Z. W., Martan J., Tabaka R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2003

|

Vol. 44, nr 11

19-20

PL

Rozpylanie jonowe, występujące podczas bombardowania powierzchni ciała stałego jonami, wpływa na strukturę geometryczna tej powierzchni. Jednym z ważniejszych elementów struktury geometrycznej jest chropowatość powierzchni. Do jej analizy coraz częściej i chętniej wykorzystywany jest rachunek fraktalny. W niniejszej pracy omówiono wpływ zmian profilu powierzchni i wysokości nierówności na wymiar fraktalny analizowanej powierzchni. Wyniki teoretyczne porównano z danymi doświadczalnymi

EN

Ion sputtering is one of the effects occurring during ion bombardment of solid state surfaces. The geometrical structure of the surface is affected by ion sputtering. It is possible to analyse the roughness of the surface by use of fractals. In this paper the influence of the profiles changes and height of the irregularities of surface on the fractal dimension is presented.

15

Analiza fraktalna w technice jonowej

Martan J., Kowalski Z. W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2001

|

Vol. 42, nr 7

16-17

PL

W znaczącej liczbie publikacji dotyczących szeroko pojętego rachunku fraktalnego, czy mówiąc krócej fraktalom, analiza fraktalna zjawisk (procesów) zachodzących podczas bombardowania ciata stałego jonami zajmuje bardzo niewiele miejsca. Prace w tym zakresie są prowadzone od niedawna i są bardzo nieliczne, szczególnie gdy idzie o analizę fraktalna struktury geometrycznej powierzchni (SGP) materiałów poddanych bombardowaniu jonami o względnie malej energii (rozpylanie jonowe) czy o zastosowanie rachunku fraktalnego do analizy ruchu wysokoenergetycznych jonów w ciele stałym (implantacja jonowa). Niniejszy komunikat jest wynikiem wstępnych prac na drodze do wypełnienia tej luki.

EN

In this paper fractal analysis of phenomena which take part in irradiation of solid by relatively low and high energy ions is presented. The first case relates to ion sputtering of stainless steel and modification of surface roughness profile induced by argon ion beam from Kaufman-type source. FFT method has been used in the fractal analysis. In the second case dependence of fractal dimension of collision cascade on ion energy is considered. The exemplary calculations of cascade fractal dimensions from the total path length are presented here. It is important to mention that the method in question do not allow to analyze the evolution of fractal dimension dynamically.

16

Changes of stainless steel surface roughness induced by ion irradiation

Przybylski G., Bałamucki J., Łasisz S., Wilk J., Kowalski Z. W.

Electron Technology

|

2000

|

Vol. 33, No. 3

366-368

EN

Broad argon ion beam from Kaufman type ion source has been used to alter a surface roughness of stainless steel. Measurements of main surface roughness parameters, related to both vertical (i. e. Ra Rz Rt) and horizontal (Sm, S) features of roughness profile, have shown the influence of ion beam incidence and ion dose on the parameters in question.

17

Ion-beam modification of stainless steel surface roughness

Wilk J., Kowalski Z. W.

Nukleonika

|

1999

|

Vol. 44, nr 2

265-270

EN

The changes of stainless steel surface roughness induced by neutralized ion-beam irradiation were investigated. Main roughness parameters (R a, R z, R m, S m) were measured using a high quality profilograph (Rank Taylor Hobson’s "Telysurf"). Ex situ and in situ observations of surface topography of ion-beam modified surfaces were performed by SEM. The influence of ion-beam incidence angle Θ, ion dose and ion flux, as well as initial surface roughness and kind of target material on the resulting roughness was studied and some results are presented and discussed in this paper.

PL

Badano zmiany chropowatości powierzchni stali nierdzewnej wywołane promieniowaniem zneutralizowanej wiązki jonów. Główne parametry chropowatości (R a, R z, R m, S m) mierzono za pomocą wysokiej klasy profilometru Telysurf (firmy Rank Taylor Hobson). Obserwacje ex situ i in situ topografii powierzchni modyfikowanej wiązką jonów prowadzono za pomocą SEM. Przedstawiono i omówiono wyniki badań wpływu kąta Θ padania wiązki jonów, dawki i strumienia jonów, jak również początkowej chropowatości powierzchni i rodzaju materiału targetu na modyfikowaną chropowatość.

18

Ion-beam modification of surface geometical properties of materials

Kowalski Z. W.

Electron Technology

|

1998

|

Vol. 31, No. 3/4

477-486

EN

In this short review article several important problems relating to ion-beam modificaton of surface geometrical properties of materials, especially surface roughness alteration and formation of topograpical elements, are presented. First, the influence of ion bombardment conditions on main roughness parameters (vertical; Ra, Rz, Rm and horizontal Sm) is shown. Beaucose alteration of houghness is inevitably connected with surface topography changes, i.e. with generation of new topographical elements and/or vanishing of the others, this issue is also considered here. Finally, a role of surface roughness (or in broader meaning: surface geometrical properties) in various branches of science and technology, particularly in microelectronics, surface analysis and medicine is discussed.