Diffúzió és szilárdtest reakciók nanoskálán

Vezető: 
Dr. Beke Dezső
Tagok: 
Dr. Erdélyi Gábor, egyetemi docens
Tagok: 
Dr. Langer Gábor, egyetemi docens
Tagok: 
Dr. Cserháti Csaba, egyetemi docens
Tagok: 
Lakatos Ákos, PhD hallgató
Tagok: 
Glodán Györgyi. PhD hallgató

 

Diffúzió és szilárdtest reakciók nanoskálán
 
Az elmúlt évetizedekben létrejött egy nemzetközileg elismert diffúziós iskola a Szilárdtest Fizika Tanszéken. Eredményességünk, különösen ha figyelembe vesszük az ezen a területen (fizikai anyagtudomány) érvényes hivatkozási szokásokat, kiemelkedő. Az utóbbi időben elsősorban a nanoskálájú diffúziós jelenségek területén értünk el úttörő eredményeket. Így megmutattuk, hogy nanoskálán a klasszikus diffúziós (Fick I) egyenlet által jósolttól eltérő kinetikák figyelhetők meg ha erős a diffúziós aszimmetria (a diffúzió nagyságrendekkel gyorsabb a határfelület két oldalán lévő anyagban). Így például szimulációkkal illetve kísérletekkel megmutattuk, hogy eredetileg elmosódott határfelület diffúziósan kiélesedhet, eltolódása pedig eltérhet a klasszikus parabolikus törvénytől, és így szilárdtest reakcióban keletkező fázisok növekedési kinetikája akár lineáris is lehet (még akkor is ha nincs semmilyen reakció jelen).
            A pályázatban nanoskálájú diffúzió és szilárdtest reakció alapkérdéseit tanulmányozzuk technológiailag fontos anyagokban. Kidolgozzuk egyedi határfelületek nanoskálán történő elmozdulásának nanoskálájú mérését az SNMS (Secondary Neutral Mass Spectroscopy) berendezésen mélységi profilírozást felhasználva. Összehasonlító méréseket végzünk közbenső fázisok keletkezésével járó szilárdtest reakciót mutató (pl. Ag/In és Cd/Ni) rendszerekben sík illetve gömbi vagy félgömbi (zárt) geometriákban (A-mag/B-héj illetve B-mag/A-héj szerkezetekben). Az előbbiekben a diffúzió irányával párhuzamosan könnyű a feszültségek relaxációja, míg zárt geometriában nem, tehát a feszültségek szerepének tisztázását is tervezzük. Nemzetközi együttműködést folytatunk (Prof. J. Raisanen, University of Helsinki) a különböző Co izotópok diffúziójára Si-ban, illetve nagy gravitációs térben történő hőkezelésnek a határfelületi élességre gyakorolt hatásának vizsgálatára amorf Si/Ge diffúziós rendszerben (Prof. Mashimo csoportja, Kumamoto, Japan).
Legfontosabb eredmények:
- Kidolgoztuk egyedi határfelületek nanoskálán történő elmozdulásának nanoskálájú mérését az SNMS berendezésen mélységi profilírozást felhasználva.
- Megmutattuk, hogy AgAu rendszerben keletkező nano félgömbök valóban instabilak, hosszabb hőkezelési időknél összehúzódnak.
- Megmutattuk, hogy az optoelektronikában fontos kalkogenid amorf nanorétegekben fénnyel történő megvilágítás hatására, a fény intenzitásától függően vagy gödrök, vagy dombok keletkezhetnek.
 
Beszerzett eszköz (magnetronos tápegység):