2010. július 5.

Nanotechnology 21, 295704 (2010)

Nanochannel alignment analysis by scanning transmission ion microscopy

(Nanocsatornák irányeloszlásának meghatározásáról szól
pásztázó transzmissziós mikroszkópia módszerrel)

Rajta István1, Gál Gabriella1, Szilasi Szabolcs1, Juhász Zoltán1, Biri Sándor1,
Mátéfi-Tempfli Mária2 és Mátéfi-Tempfli István2


1 MTA Atommagkutató Intézete (ATOMKI), H-4001 Debrecen, Magyarország
2 Institute of Condensed Matter and Nanosciences, Université Catholique de Louvain, Place Croix du Sud, 1, bâtiment Boltzmann a1, bte 3, B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium


Ebben a cikkben nanoporózus alumínium oxid minta ion transzmissziójáról írunk. Meghatároztuk az Al2O3 minta nanokapillárisainak irányeloszlását. A minta különböző területeit pásztázó transzmissziós ionmikroszkópia [scanning transmission ion microscopy (STIM)] módszerrel vizsgáltuk. Az Al2O3 anyag 15 µm vastag rétegében a nanokapillárisok hexagonálisan helyezkednek el, egymással párhuzamosan, a felszínre csaknem merőlegesen futnak. A méhsejtszerű szerkezetet alkotó nanokapillárisok átmerője ~ 215 nm és a szomszédos kapillarisok távolsága ~ 450 nm (ld. 1. ábra). Azonban ez a tökéletes kitöltési rend csak bizonyos 1-10 µm méretű tartományokon (domain) belül érvényes. A domain méretnél nagyobb területeken készült pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) képeken illeszkedési hibák figyelhetők meg a domain határokon.


1. ábra A minta felülnézeti sematikus rajza.

Ha a pásztázó protonnyaláb méretét egy domain területre korlátozzuk, akkor 19% maximális transzmisszó figyelhető meg, ami jó egyezésben áll a geometriai paraméterek alapján várt értékkel. Ez az eredmény azt jelenti, hogy egy-egy domain-en belül a nanokapillárisok szinte tökéletesen párhuzamosak egymással. Azonban ha a protonnyalábbal nagyobb területet pásztázunk, vagyis egyszerre több domain-t vizsgálunk, a transzmisszó 5%-ra csökken. Ezen a több domain-ból álló területen meghatároztuk a kapillárisok irányszórását, amely ~ 2° (ld. 2. ábra). Másképpen kifejezve, a különböző domain-ok nem párhuzamosak egymással és nem pontosan merőlegesek az alumínium oxid réteg felületére, egymáshoz képest 2° eltérést mutathatnak.


2. ábra A minta oldalnézeti sematikus rajza.

Az alábbi video a minta elforgatási szögének függvényében mutatja az ionok transzmissizóját.