Amorphous Ge-Bi-Se Thin Films: A Mass Spectrometric Study
| Autor: | Marek Bouška, Jan Gutwirth, Pankaj Lochan Bora, Josef Havel, Petr Němec, Ravi Mawale, Virginie Nazabal, Govinda Mandal |
|---|---|
| Přispěvatelé: | University of Pardubice, Masaryk University [Brno] (MUNI), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Czech Science FoundationGrant Agency of the Czech Republic [18-03823S], Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
Materials science
magnetronové naprašování amorphous chalcogenides Analytical chemistry lcsh:Medicine 02 engineering and technology Mass spectrometry 01 natural sciences Article law.invention hmotnostní spektrometrie Surfaces interfaces and thin films law amorfní chalkogenidy Ionization 0103 physical sciences [CHIM]Chemical Sciences Thin film lcsh:Science ComputingMilieux_MISCELLANEOUS mass spectrometry 010302 applied physics Multidisciplinary Laser ablation magnetron sputtering lcsh:R tenké vrstvy [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry thin flms 021001 nanoscience & nanotechnology Laser Amorphous solid [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci] lcsh:Q 0210 nano-technology Ternary operation Stoichiometry |
| Zdroj: | Scientific Reports Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2019, 9 (1), ⟨10.1038/s41598-019-55773-9⟩ Scientific Reports, 2019, 9 (1), ⟨10.1038/s41598-019-55773-9⟩ Scientific Reports, Vol 9, Iss 1, Pp 1-10 (2019) |
| ISSN: | 2045-2322 |
| Popis: | The Ge-Bi-Se thin films of varied compositions (Ge content 0-32.1 at. %, Bi content 0-45.7 at. %, Se content 54.3-67.9 at. %) have been prepared by rf magnetron (co)-sputtering technique. The present study was undertaken in order to investigate the clusters generated during the interaction of laser pulses with Ge-Bi-Se thin films using laser ablation time-of-flight mass spectrometry. The stoichiometry of the clusters was determined in order to understand the individual species present in the plasma plume. Laser ablation of Ge-Bi-Se thin films accompanied by ionization produces about 20 positively and/or negatively charged unary, binary and ternary (Ge-x(+), Bi-y(+), Se-z(+/-), GexSez+/-, BiySez+/- and GexBiySez-) clusters. Furthermore, we performed the laser ablation experiments of Ge:Bi:Se elemental mixtures and the results were compared with laser ablation time-of-flight mass spectrometry analysis of thin films. Moreover, to understand the geometry of the generated clusters, we calculated structures of some selected binary and ternary clusters using DFT. The generated clusters and their calculated possible geometries can give important structural information, as well as help to understand the processes present in the plasma processes exploited for thin films deposition. Tenké vrstvy Ge-Bi-Se s různým složením (Ge 0-32,1 at. %, Bi 0-45,7 at. %, Se 54,3-67,9 at. %) byly připraveny RF magnetronovým vícekatodovým naprašováním. Současná studie byla provedena pomocí time-of-flight hmotnostní spektrometrie s laserovou ablací za účelem zkoumání klastrů generovaných během interakce laserových pulzů s tenkými vrstvami Ge-Bi-Se. K pochopení přítomnosti jednotlivých částic v plazmatu byla určena stechiometrie klastrů. Laserová ablace tenkých vrstev Ge-Bi-Se spojená s ionizací produkuje kolem 20 kladně a/nebo negativně nabitých unárních, binárních a ternárních (Ge-x(+), Bi-y(+), Se-z(+/-), GexSez+/-, BiySez+/- and GexBiySez-) klastrů. Dále jsme provedli experimenty s laserovou ablací prvkových směsí Ge:Bi:Se a výsledky byly porovnány s time-of-flight hmotnostní spektrometrií s laserovou ablací tenkých vrstev. Pro pochopení geometrie generovaných klastrů jsme navíc vypočetli struktury několika vybraných binárních a ternárních klastrů pomocí DFT. Generované klastry a jejich vypočtené možné geometrie mohou poskytnout důležité strukturní informace a mohou pomoci porozumět dějům přítomným v plazmatických procesech využívaných pro depozice tenkých vrstev. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|