Veränderung der Oberflächenschichten von Gläsern durch Ionenimplantation

Abstract

Auf Grund der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Versuche kann man den Mechanismus der Veränderung der Glasstruktur durch Beschuß mit hochenergetischen Projektilionen wie folgt beschreiben: Hochenergetische Projektile werden im Glas durch Stoßwechselwirkung mit den Atomen der Glaskomponenten in einer Oberflächenschicht abgebremst. Die elastische Stoßwechselwirkung (durch Kernstöße) verlagert Atome, deformiert Verbindungskomplexe und trennt Bindungen auf. Die unelastische Wechselwirkung (Wechselwirkung der Elektronenhüllen) bewirkt dagegen vorwiegend eine Ionisation der Atome der Glasbestandteile. Das Zusammenwirken dieser beiden Wechselwirkungen bestimmt die chemische Aktivität der Atome des Glases und der implantierten Projektile. Die durch die Abbremsung der Projektilionen verursachten Strahlungsschäden sind aber allein nicht hinreichend, eine chemische Reaktion einzulehen. Für chemische Reaktionen zwischen den implantierten Projektilionen mit den sekundär in Stoßkaskaden verlagerten Targetatomen und Atomkomplexen (und von diesen untereinander?) genügt es dagegen, daß die Reaktionspartner gleichzeitig ausreichend zahlreich ionisiert sind; d. h. es muß während der Abbremsung eine Mindestionisationsdichte im Target erreicht werden, damit diese Reaktionen stattfinden. Dies kann aber nur bei sehr hohen Projektilenergien erzielt werden, und zwar muß dazu der Quotient zwischen dem Bremsquerschnitt für Kernstöße und Elektronenstöße im Targetglas für die jeweiligen Projektilionen bekannt sein, damit man die günstigsten experimentellen Parameter für die chemischen Reaktionen der Projektilionen mit den Glaskomponenten voraussagen kann.