REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V tej nalogi predstavljam raziskave verjetnosti za heterogeno rekombinaciji kiskovih in
vodikovih atomov na površinah različnih vrst ogljikovih materialov. Verjetnost za heterogeno
rekombinacijo opišemo s količino imenovano rekombinacijski koeficient, ki je definiran kot
verjetnost, da se bo atom iz plinske faze, ki trči ob površino trdne snovi, na njej rekombiniral.
Rekominacijski koeficient je odvisen od sestave površine in vrste atomov, ki se
rekombinirajo, pa tudi od morfologije površine, temperature, itd. Teoretični modeli, ki se
ukvarjajo z rekombinacijo atomov na površinah trdnih snovi, sicer obstajajo, a je rezultat –
verjetnost za rekombinacijo – kompleksna funkcija mnogo parametrov, ki niso vedno dobro
poznani in je zanesljiv izračun rekombinacijskega koeficienta možen le za dobro definirane,
kristalinične površine. Pri nanosih amorfnega ogljika (a-C in a-C:H), kjer ni dobro definirane
kristalinične površine, se ne moremo zanesti na teoretične modele. Edini način določanja
rekombinacijskega koeficienta je eksperimentalna meritev.
Pogost način določanja rekombinacijskega koeficienta je t.i. difuzijski način –
opazovanje vpliva, ki ga ima določena snov na obnašanje gostote v njeni bližini. Pri svojem
delu sem uporabil prostorsko-difuzijski način določanja rekombinacijskega koeficienta, kar
pomeni, da sem opazoval prostorsko porazdelitev gostote atomov, ki je bila posledica
prisotnosti materiala, čigar rekombinacijski koeficient sem določal. Gostoto atomov sem
meril kot funkcijo kraja v stranski cevi merilne komore, v kateri je bila vstavljena snov, katere
rekombinacijski koeficient sem določal. Za osnovo računskega modela sem uporabil Smithov
difuzijski model.
Za vir kisikovih in vodikovih atomov sem uporabil induktivno sklopljeno
radiofrekvenčno razelektritev, ustvarjeno pri tlakih med 30 Pa in 280 Pa v različnih
mešanicah argona in vodika ali kisika. Izmerjene gostote prostih kisikovih in vodikovih
atomov so segale med 5 ⋅ 10[sup]20/m3 in 9 ⋅ 10[sup]21/m3. Gostoto atomov sem meril z optičnimi
katalitičnimi sondami, za katere sem razvil avtomatiziran postopek obdelave podatkov.
Izmeril sem rekombinacijske koeficiente različnih oblik ogljika: grafita in nanosov
amorfnega ogljika (a-C in a-C:H). Rekombinacijski koeficient amorfnih oblik ogljika za
kisikove in vodikove atome je bil reda velikosti 10−3. Rekombinacijski koeficient grafita je
naraščal s hrapavostjo površine. Najnižja vrednost rekombinacijskega koeficienta grafita za
vodikove atome je bila za približno faktor 2 večja od vrednosti rekombinacijskega koeficienta
amorfnega ogljika, zato razliko med vrednostima tolmačim z večjo hrapavostjo površine.
Vrednosti rekombinacijskega koeficienta grafita za kisikove atome pa je bila za red velikosti
večja od vrednosti rekombinacijskega koeficienta amorfnega ogljika, kar tolmačim z vplivom
kristaliničnosti materiala na verjetnost za rekombinacijo.
Poleg rekombinacijskih koeficeintov ogljika sem pomeril rekombinacijske koeficiente
nekaterih drugih materialov, za katere so že objavljeni podatki v literaturi. Na ta način sem
potrdil veljavnost moje eksperimentalne metode.
Poleg rekombinacije sem meril tudi hitrost erozije napršenega ogljika. Na podlagi
izmernjenih hitrosti erozije in verjetnosti za heterogeno rekombinacijo sem dokazal, da je
rekombinacija bistveno bolj verjeten proces kot oksidacija.