A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 1

Un esempio di ricerca sui materiali:il Niobato di Litio

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 2

Formazione di guide di luce per diffusione di Ti

LiNbO3

Ti LiNbO3:Ti

profondità

Conc.

Ti

profondità

n

Diffusione(1050 °C, 5h)

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 3

Dispositivi ottici su LiNbO3

V

I

Modulatore

Commutatore(switch)

V

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 4

Immagini SEM della superficie

950 °C, 1h 950 °C, 10h

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 5

Spettro RBS del film di Ti su LiNbO3

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 6

Spettro RBS dopo trattamento a 950 °C, 30 min

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 7

Profilo AES dopo 950 °C, 30 min.

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 8

Figure di diffrazione di raggi X

X=0.65

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 9

Schema di epitassia su LiNbO3 z-cut

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 10

Risultati di RBS-channeling

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 11

Dip di channeling su Ti e Nb

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 12

Evoluzione in funzione della temperatura

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 13

Interazione Ti-LiNbO3 a bassa temperatura

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 14

Interazione Ti-LiNbO3 a bassa temperatura

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 15

Interazione tra LINbO3 e ossigeno secco o umido

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 16

Effetti della presenxa di H2O su LiNbO3 y-cut

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 17

Identificazione in diffrazione X della fase LiNb3O8

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 18

Il diagramma di fase

Li

2O + 3 Nb

2O

5↔ 2 LiNb

3O

8

Li

2O +Nb

2O

5↔ 2 LiNbO

3

3 Li

2O +Nb

2O

5↔ 2 Li

3NbO

4

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 19

Schema di epitassia di LiNb3O8 su LiNbO3

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 20

La formazione e la dissoluzione della fase LiNb3O8

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 21

Spettri RBS in compresenza delle varie fasi

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 22

Interazione fra le cinetiche di formazione delle fasi

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 23

Assorbimento IR da gruppi OH

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 24

Evidenza SIMS dell’ impoverimento in Li

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 25

Il film di ossido “forato” dalle isole di LiNb3O8

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 26

Evidenze da microsonda X

Immagine SEM

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 27

Schema del processo in atmosfera di O2 secco

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 28

Processi in O2 secco e umido

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 29

Perdite di propagazione in guide diffuse Ti

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 30

Il processo di scambio HLi

+

+

H

Li

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 31

La distorsione del reticolo: spettri RBS-channeling

Z-cut X-cut

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 32

La distorsione del reticolo: diffrazione X in Hi Res

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 33

La morfologia delle superficie

SEM

Topografiaa raggi X

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 34

La cinetica del processo di scambio

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 35

La misura dell’ energia di attivazione del processo

ET = 0.95 eV

D(T ) =D

0e−E

T/ k

BT

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 36

0

0.5

1

1.5

2

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

160C 20m

160C 1h

160C 3h

180C 1h Z-cut

180C 1h X-cutH concentration (10^22/cm^3)

Depth (µm)

La misura dei profili di H

1H (15N ,pα)12C

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 37

Profili SIMS di H e Li

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 38

Assorbimento IR nella banda dello stretching dell’ OH

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 39

Profili ERD di Li

A.Carnera Scienza delle Superfici (Mod. B) 2005 40

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

6 6.5 7 7.5 8

VirginProton-exchanged

Counts

Energy (MeV)

La fuoriuscita del Li

7Li(p,α) 4 He