Depto de Fsica Ciencias Exactas UNLP Aplicaciones Defectos

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Aplicaciones: Defectos en semiconductores Sustitución catiónica en polvos nanocristalinos Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-1

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-2

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-3

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-4 t(ns)

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Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-6

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Aplicaciones: Volúmenes libres en polímeros Polivinilsiloxanos (PVS) POSITRONFIT CONTIN Alessandrini, SLAP 2004, Spain Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-7

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Aplicaciones: Volúmenes libres en polímeros Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-8 Polímeros de Poli(Acrilato de Etilo) Se determinó el tamaño de los huecos: R~2. 5 Å M. A. Hernández-Fenollosa, APHYS 2003, Spain

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Aplicaciones: Volúmenes libres en polímeros Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-9 Estructuras CB[n] to-Ps en función del tamaño del hueco en las CB[n] Variación de tave con el llenado de las cavidades para CB[7]

Techniques: - Doppler broadening (depth profile) - lifetime (in bulk) - coincidence (in bulk) Samples: - He-implanted silicon - Czochralski-grown silicon - low-k materials - Si. O 2 and Ge. O 2 conducting glasses

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-11 Positron identity e+ is antiparticle of e- : - mass 511. 003 ke. V/c 2 - spin ½ - opposite Q - opposite μ - stable in vacuum (>2 x 1021 y) Ps is light H : - Energy E= ½ Ry - p-Ps: τ=125 ns, 2γ - o-Ps: τ=142 ns, 3γ

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Positron history History of “slow” positrons 1930 – e+ postulated by Dirac 1932 – discovered in cosmic rays by Anderson “out of 1300 photographs of cosmic tracks, 15 were od positive particles which could not have a mass greater as that of the proton” 1950 – Madanski-Rasetti try to moderate 1951 – evidence of Ps atom (Deutsch) 1958 – moderated e+ , ε=3 x 10 -8 (Cherry) 1979 – single crystal moderator (Mills) 1980 – brightness enhancement (Mills) Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-12

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Positron slowing down Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-13

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Positron sources Radioactive nuclides Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-14 Moderators W (100): ε= 4 x 10 -4 Solid Ne: ε=1% ?

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-15 Positrons in Solid State Physics

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-16 Trento Positron Annihilation Set-up

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-17 Trento-München Positron Microscope E=500 e. V – 25 ke. V spot = 2 μm

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Positron walking Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-18

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Positron in a crystal Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-19

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Espectroscopía de aniquilación de positrones Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-20

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Positron lifetime technique Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-21 τdefect > τbulk

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP ptot=pe+pp Doppler broadening technique Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-22 ΔE = cpz / 2 S=(E 0± 0. 85 ke. V)/(E 0± 4. 25 ke. V)

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-23 Doppler-broadening: normalization

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP He bubbles in Si He – implantation n=0. 5 x 1016 cm 2 NO! n=2 x 1016 cm 2 YES! Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-24

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP He bubbles in Si Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-25

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP He bubbles in Si Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-26

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP He bubbles in Si quantization of S - values Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-27

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-28 Doppler-coincidence technique

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Doppler-coincidence spectra Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-29

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-30 D-C - chemical sensitivity

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP D-C - chemical sensitivity Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-31

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Si – Czochralski grown c. O≈ 1018 cm-3 c. B≈ 1016 cm-3 Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-32

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Oxygen in Cz-grown silicon Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-33 thermal donors precipitates new donors “as grown”: annealed at 450°C

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Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-35 Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Oxygen in Cz-grown silicon

Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-36 Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Oxygen in Cz-grown silicon

Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-37 Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Oxygen in Cz-grown silicon

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-38 Conducting glasses (Si. O 2+Bi 2 O 3) a) b) AFM picture of Si-Pb glass; a) freshly broken; b) Annealed at 580ºC for 21 h

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-39 Conducting glasses (Si. O 2+Bi 2 O 3)

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Conducting glasses (Si. O 2+Bi 2 O 3) Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-40

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-41 Conducting glasses (Si. O 2+Pb. O 2)

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Conducting glasses (Ge. O 2+Bi 2 O 3) Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-42

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Conducting glasses (Si. O 2+Bi 2 O 3) Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-43

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-44 Silica based, low ε materials - structure From K. Maex et al. J. Appl. Phys. 11, 93, 8793

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP low ε materials annealing Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-45

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP low ε materials annealing Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-46

Depto. de Física Ciencias Exactas UNLP low ε materials - ageing Hyperfine Interactions Curso 2009 Clase 8 Página-47

Intense beams ! Auger Spectroscopy Low-energy Positron Diffraction

Intense beams ! Auger Spectroscopy Low-energy Positron Diffraction