Main page

Laser ion source will produce a new generation of semiconductors

For ion implantation, that is ‘hammering’ ions into the surface layer of the material, conventional ion accelerators are commonly used. Laser ion sources are much simpler, cheaper and more universal. However, they emit wide energy ions usually accompanied by some admixtures. In the Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion in Warsaw a unique laser ion source has been built which is equipped with a special system for accelerating ions to a chosen energy and for eliminating admixtures. This device has already been used to produce samples of a new generation of semiconductors: a layer of silica (SiO2) in which germanium nanocrystals have been formed.

In the photo Prof. Jerzy Wołowski from IPPLM near the new laser ion source.Laser Ion Sources (LIS) are simple devices that produce ions in interaction of a focused laser beam with the target placed in a vacuum vessel. Admixtures that happen to be in the target often cause problems – together with the proper ions, they can modify the sample. Moreover, the laser pulse also pulls out atoms and debris from the target which are deposited on the irradiated sample and modify its surface. “To prevent such effects, we have designed and built a device for ion implantation with a unique electric system for ion acceleration”, says Marcin Rosiński, a PhD student from the Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion (IPPLM) in Warsaw.

 

Ion implementation is the process of embedding ions into the surface layer of the sample in order to change some properties of the material, mechanical or electrical. Currently, ion accelerators are routinely used for this purpose. Laser ion sources have a chance to excel those devices: they are smaller, simpler and can produce ions from high-melting materials such as tantalum or tungsten. What is more, the ion beam can easily be modified by the change of parameters and the geometry of the laser-target–sample system. The released ions can well be accelerated in the external electric field.

However, to be able to use the LIS type sources in industry, some requirements must be fulfilled: the beam of ions cannot possess impurities and the ions should have almost the same specific energy. To meet both requirements the laser ion source with special electrostatic system must be applied.

In the device built at the IPPLM the low-energy laser pulse lasts 3.5 nanoseconds. The laser pulse energy, in the first phase of laser-matter interaction, is transferred to free electrons which subsequently ionise atoms of target material and admixtures. The main part of the laser pulse energy directly heats ionised matter (plasma) causing its quick expansion. A broad energy distribution of the ions expanding from plasma results from the nature of the process of plasma generation. 

Some particles and debris extracted from the target by the laser pulse are electrically neutral, which is why they expand without deflection in the electric field and go straight onto the screen that is placed exactly on the axis of the system, to shield the sample. At the same time, laser-produced ions which avoid the screen are accelerated and focused by the electric field on the sample located on the axis behind the screen. “We have selected the parameters of the field in such a way that only the chosen ions of the target reach the sample. The spot of the focused beam is 1 mm in diameter”, explains Rosiński.

The low-energy laser used in the experiment does not heat itself and is capable of generating 10 thousand or more laser pulses within some ten minutes. Those advantages make it possible for scientists to control precisely the number of ions that reach the sample.

The solution proposed by the scientists from the IPPLM has successfully been used to explore the process of germanium ion implantation in silica (SiO2) layer with a view to fabricate germanium nanocrystals within it. Thus, a modified semiconductor has been created whose prospective implementation in electronics is widely anticipated, for example in miniaturisation of some memory chips or in elements for light emission.

Simulation of the trajectory of ions in laser ion source.To obtain germanium nanocrystals from the laser-produced ions, the implanted sample should be heated in the temperature of 600 to 1200 Celsius degrees. In this process some germanium crystals, ranging in size from a few to 20 nanometres (billionth of a metre) are created. “Our implanted samples, after heating, are examined with the use of various sophisticated, currently available measuring methods in the specialised laboratories, mainly at the Universities in Messina and Catania in Sicily. We have analysed both the results of ion implantation and the formation of  nanocrystal structures in the samples”, says Rosiński.

Laser ion source built and tested at the IPPLM is a prototype device expected to find applications in industry. “In two years, we will have finished the work connected with optimization of our device regarding industrial usage but we have already started looking for enterprises that are interested in implementing this technology”, summarises Prof. Jerzy Wołowski, the Head of Laser Plasma Division at the IPPLM.

The construction of the device for laser induced implantation was started at the IPPLM a few years ago within the framework of European SEMINANO project. Nowadays, the Ministry of Science and Higher Education is the main source of financial support for this kind of research.

CONTACTS:

Prof. Jerzy Wołowski
Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion in Warsaw.
tel. +48 22 6381030
email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

PhD Student Marcin Rosiński
Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion in Warsaw.
tel. +48 22 6381032
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

Local News

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Prev Next

Wizyta studentów Politechniki Warszawskiej w laboratoriach IFPiLM

24-11-2014

Wizyta studentów Politechniki Warszawskiej w laboratoriach IFPiLM

W piątek, 21 listopada br., grupa studentów z Politechniki Warszawskiej zwiedziła laboratoria Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy oraz wysłuchała wykładu o energii termojądrowej. Byli to studenci 4 roku studiów...

Read more

Naukowcy NCBJ zbudowali ciągłe źródło neutronów prędkich o energii 14 MeV

20-11-2014

Naukowcy NCBJ zbudowali ciągłe źródło neutronów prędkich o energii 14 MeV

Naukowcy Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) zaprojektowali i zbudowali ciągłe źródło neutronów prędkich o energii 14 MeV. Właściwości nowego urządzenia w połączeniu z parametrami polskiego reaktora „Maria” pozwolą przeprowadzić badania...

Read more

Prof. Jerzy Wołowski na otwarciu nowej siedziby Wydziału Fizyki UW

19-11-2014

Prof. Jerzy Wołowski na otwarciu nowej siedziby Wydziału Fizyki UW

Profesor Jerzy Wołowski z IFPiLM 19 listopada br. wziął udział w oficjalnym otwarciu dwóch nowych budynków Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego oraz Centrum Nowe Technologie, ulokowanych na kampusie Ochota. Wydział Fizyki UW...

Read more

Naukowcy z IFPiLM i WAT uzyskali pierwsze interferogramy plazmy fotojonizacyjnej

14-11-2014

Naukowcy z IFPiLM i WAT uzyskali pierwsze interferogramy plazmy fotojonizacyjnej

Zespół naukowców z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy oraz Wojskowej Akademii Technicznej, realizując wspólne eksperymenty na układzie laserowym PALS (Prague Asterix Laser System), uzyskał pierwsze interferogramy plazmy fotojonizacyjnej za...

Read more

II Posiedzenie Rady Zarządzającej CeNTE

04-11-2014

II Posiedzenie Rady Zarządzającej CeNTE

II posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum naukowo-przemysłowego Nowe Technologie Energetyczne odbędzie się 8 grudnia 2014 roku, w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, Hery 23, Warszawa. Początek o godz. 10:00. Proponowany porządek...

Read more

Prof. Zagórski z IFPiLM uczestniczy w opracowaniu programu badawczego W7-X

03-11-2014

Prof. Zagórski z IFPiLM uczestniczy w opracowaniu programu badawczego W7-X

Profesor Roman Zagórski z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy został zaproszony przez dyrektora Instytutu Fizyki Plazmy Maxa Plancka w Niemczech do udziału w pracach Międzynarodowego Komitetu Naukowego stellaratora Wendelstein...

Read more

Studenci Politechniki Warszawskiej oraz członkowie SEP gośćmi IFPiLM

24-10-2014

Studenci Politechniki Warszawskiej oraz członkowie SEP gośćmi IFPiLM

17 października br. IFPiLM miał przyjemność gościć przedstawicieli warszawskiego oddziału Stowarzyszenia Elektryków Polskich (SEP) oraz studentów Wydziału Elektrycznego Politechniki Warszawskiej. Celem ich wizyty było zapoznanie się z działalnością Instytutu, a...

Read more

Spotkanie Informacyjne dla Księgowych w ramach KPK Euratom

23-10-2014

Spotkanie Informacyjne dla Księgowych w ramach KPK Euratom

21 października br. w siedzibie Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie odbyło się spotkanie informacyjne dla księgowych, reprezentujących organizacje wchodzące w skład Centrum naukowo-przemysłowego Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE). Celem...

Read more

I Posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum Nowe Technologie Energetyczne

02-07-2014

I Posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum Nowe Technologie Energetyczne

W dniu 26 czerwca 2014 w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie odbyło się I posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE), podczas którego powołano przewodniczącego Rady...

Read more

Letnia Szkoła Kudowa 2014

01-07-2014

Letnia Szkoła Kudowa 2014

Tegoroczna edycja Szkoły Letniej Kudowa “Towards Fusion Energy” przypadła na okres 9-13 czerwca i odbyła się tradycyjnie w Kudowie Zdroju. Organizatorami wydarzenia był Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, Międzynarodowe...

Read more

Workshop ADAS w Warszawie, 29-30 września 2014

30-06-2014

Workshop ADAS w Warszawie, 29-30 września 2014

Workshop ADAS 2014 odbędzie się w Warszawie w terminie 29 – 30 września 2014. Workshop organizowany jest przez Narodowe Centrum Badań Jądrowych i Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Workshop ADAS...

Read more

Nieodparty urok mocy atomu

16-06-2014

Nieodparty urok mocy atomu

O tym, jak się wybić na niezależność 
w energetyce prof. Jacek Jagielski opowiada Krzysztofowi Urbańskiemu. Fizycy pasjonują się swoimi „zabawkami" jak dzieci. Miałem szansę obserwować to przy okazji inauguracji stellaratora Wendelstein...

Read more

Centrum Nowe Technologie Energetyczne - spotkanie i dyskusja w IFPiLM

17-04-2014

Centrum Nowe Technologie Energetyczne - spotkanie i dyskusja w IFPiLM

   16 kwietnia 2014 w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy odbyło się spotkanie robocze poświęcone uzgodnieniu tekstu Umowy o ustanowieniu centrum naukowo-przemysłowego pod nazwą Nowe Technologie Energetyczne. Instytut gościł...

Read more

Pół świata w tym Polska pomaga w budowie sztucznego słońca we Francji

14-04-2014

Pół świata w tym Polska pomaga w budowie sztucznego słońca we Francji

Projekt ITER, w ramach którego na południu Francji powstanie reaktor termojądrowy, będzie najdroższym na świecie - zaraz po Międzynarodowej Stacji Kosmicznej - projektem badawczym. Mają w nim pewien udział również...

Read more

Dr hab. Jerzy Wołowski, profesor IFPiLM, został profesorem tytularnym

09-04-2014

Dr hab. Jerzy Wołowski, profesor IFPiLM, został profesorem tytularnym

Prof. IFPiLM dr. hab. Jerzy Wołowski otrzymał tytuł profesora nauk fizycznych. Postanowienie w tej sprawie podpisał Prezydent RP Bronisław Komorowski.  Uroczystość nadania tego tytułu przez Prezydenta RP, odbędzie się w dniu 11...

Read more

Prof. IFPiLM dr hab. Tadeusz Pisarczyk otrzymał tytuł profesora, nadany przez Prezydenta RP

06-03-2014

Prof. IFPiLM dr hab. Tadeusz Pisarczyk otrzymał tytuł profesora, nadany przez Prezydenta RP

Prezydent RP Bronisław Komorowski decyzją z dnia 19 lutego br. nadał tytuł profesora nauk fizycznych prof. IFPiLM dr. hab. Tadeuszowi Pisarczykowi.Serdecznie gratulując, życzymy Panu Profesorowi dalszych sukcesów naukowych. Potwierdzenie nadania tytułu...

Read more

Wizyta Prof. Ryszarda Romaniuka w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy

05-03-2014

Wizyta Prof. Ryszarda Romaniuka w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy

Trzeciego marca 2014 r. Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy gościł profesora Ryszarda Romaniuka, dyrektora Instytutu Systemów Elektronicznych Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych PW, oraz towarzyszące mu osoby: prof. Grzegorza...

Read more

Prototyp pierwszego polskiego silnika plazmowego do sond kosmicznych już działa.

23-12-2013

Prototyp pierwszego polskiego silnika plazmowego do sond kosmicznych już działa.

Prototyp pierwszego polskiego silnika plazmowego do sond kosmicznych został z sukcesem przetestowany w warunkach zbliżonych do tych panujących w przestrzeni kosmicznej w laboratorium Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA - ESTEC) w...

Read more

Projekt "VI edycja TEKLA PLUS - Stolica staży"

09-12-2013

Projekt "VI edycja TEKLA PLUS - Stolica staży"

Staże w jednostkach naukowych i w przedsiębiorstwach finansowane w 100% ze środków UE Projekt "VI edycja TEKLA PLUS - Stolica staży" Consulting Plus Sp. z o. o. w partnerstwie z m.st. Warszawa...

Read more

Wrocławska firma wygrała globalny przetarg. Pomoże w budowie reaktora

17-10-2013

Wrocławska firma wygrała globalny przetarg. Pomoże w budowie reaktora

Firma SMT Software została zwycięzcą unijnego przetargu na obsługę informatyczną organizacji Fusion for Energy, zajmującej się budową eksperymentalnego reaktora termojądrowego. Do konkursu zgłosiło się kilkadziesiąt spółek z całej Europy. - Ten...

Read more

37 urodziny IFPiLM

04-10-2013

37 urodziny IFPiLM

To już 37 lat badań prowadzonych w IFPiLM między innymi dla przyszłej energetyki. Była to kolejna okazja do spotkania, do wspomnień, gratulacji sukcesów i wyrażenia nadziei na przyszłość równie dobrą,...

Read more

IFPiLM na XII Festiwalu Nauki - krótkie podsumowanie

02-10-2013

IFPiLM na XII Festiwalu Nauki - krótkie podsumowanie

Miło nam poinformować, iż odwiedzający IFPiLM w ramach XVII Festiwalu Nauki nie zawiedli po raz kolejny. Mieliśmy przyjemność gościć grupy w różnym wieku (ok. 70 osób) w ciągu dwóch weekendów,...

Read more

IFPiLM na XVII Festiwalu Nauki w Warszawie

11-09-2013

IFPiLM na XVII Festiwalu Nauki w Warszawie

XVII edycja warszawskiego Festiwalu Nauki odbędzie się w dn. 20-29 września. IFPiLM, podobnie jak w zeszłym roku, dołoży swoją cegiełkę w budowanie świadomości naukowej, rozwijanie wyobraźni i zainteresowania tym, co...

Read more

Sukces Międzynarodowej Konferencji PLASMA-2013 zorganizowanej przez IFPiLM

09-09-2013

Sukces Międzynarodowej Konferencji PLASMA-2013 zorganizowanej przez IFPiLM

Międzynarodowa Konferencja PLASMA-2013 została zorganizowana przez Lokalny Komitet Organizacyjny utworzony w IFPiLM. Współorganizatorem konferencji było Polskie Towarzystwo Fizyczne. Na konferencję PLASMA-2013 zgłosiło się ponad 140 uczestników z różnych krajów. Na...

Read more

Warsztaty artystyczne „Piąty stan skupienia”

03-09-2013

Warsztaty artystyczne „Piąty stan skupienia”

Fundacja Proscenium  z Instytutem Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy zapraszają do Teatru GO ul. Hery 23 na otwarte warsztaty artystyczne: „Piąty stan skupienia” Nauka inspiruje sztukę, a sztuka inspiruje naukę. Młodzież i dorosłych chcących uczestniczyć...

Read more

World News

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Prev Next

IAEA Bychkov: "It's part of our mandate to make fusion power a reality" (interview)

25-11-2014

IAEA Bychkov: "It's part of our mandate to make fusion power a reality" (interview)

Alexander Victorovich Bychkov joined the International Atomic Energy Agency (IAEA) as Deputy Director General and Head of the Department of Nuclear Energy in February 2011. Before he joined the Agency,...

Read more

Call for abstracts: EST-Energy Conference 2015

12-11-2014

Call for abstracts: EST-Energy Conference 2015

​From 20-22 May 2015 the ENERGY, SCIENCE & TECHNOLOGY Conference and Exhibition (EST-Energy) will be taking place at the Karlsruhe Convention Center in Germany.  The conference will focus on all energy-related...

Read more

PPPL researchers present results at APS Plasma Physics Conference

12-11-2014

PPPL researchers present results at APS Plasma Physics Conference

Some 135 researchers, graduate students, and staff members from PPPL joined 1,500 research scientists from around the world at the 56th annual meeting of the American Physical Society Division of Plasma...

Read more

Next phase of ITER construction launched

06-11-2014

Next phase of ITER construction launched

The foundations of the building that will house the world’s largest experimental tokamak fusion reactor ITER have been completed with work entering the second phase of construction. Workers at the Cadarache...

Read more

Infrared Camera System to View Inside Tokamak Magnetic Fusion Energy Chamber

05-11-2014

Infrared Camera System to View Inside Tokamak Magnetic Fusion Energy Chamber

General Atomics’ DIII-D Tokamak has been a critical part of the nation’s magnetic fusion energy research since it was built in the 1980s. Over the years, wear and tear has taken...

Read more

Promise of Clean Energy One Step Closer with Nuclear Fusion Milestone

04-11-2014

Promise of Clean Energy One Step Closer with Nuclear Fusion Milestone

A crucial milestone has been reached by US lab researchers in their quest towards cracking self-sustaining nuclear fusion. Harnessing fusion, the process powering the sun, has the potential to create an...

Read more

Are mini fusion power plants possible?

03-11-2014

Are mini fusion power plants possible?

Lockheed Martin’s compact reactor concept / fusion drives for aircraft and trucks? Building a small, transportable fusion power plant has long been a dream of fusion researchers. In the course of...

Read more

How Lockheed Martin's Power Play Could Boost Fervor Over Fusion

03-11-2014

How Lockheed Martin's Power Play Could Boost Fervor Over Fusion

Lockheed Martin's project to create a compact fusion reactor could provide a boost for other ventures aiming to harness nuclear fusion energy on a small scale — or at least...

Read more

Europe takes ITER construction to the next level

31-10-2014

Europe takes ITER construction to the next level

The floor upon which the biggest fusion machine in the world will rely on has been constructed. This landmark achievement marks the conclusion of the works that started in August 2010...

Read more

Using radio waves to control the density in a fusion plasma

29-10-2014

Using radio waves to control the density in a fusion plasma

Recent fusion experiments on the DIII-D tokamak at General Atomics (San Diego) and the Alcator C-Mod tokamak at MIT (Cambridge, Massachusetts), show that beaming microwaves into the center of the...

Read more

The ribbon is cut, the road is open

10-10-2014

The ribbon is cut, the road is open

On 9 October 2014 the European Commission officially launched the European Consortium for the Development of Fusion Energy, EUROfusion for short. EUROfusion manages the European fusion research activities on behalf...

Read more

Europe leading the way in fusion energy research

08-10-2014

Europe leading the way in fusion energy research

Nuclear fusion could become the main source of energy in the second half of this century, and Europe is well-positioned to lead the way as long as it manages its...

Read more

European Commission launches EUROfusion

07-10-2014

European Commission launches EUROfusion

On 9 October 2014 the European Commission invites the fusion community into the heart of the European Quarter, the Solvay Library, to officially launch the European Consortium for the Development...

Read more

Sandia magnetized fusion technique produces significant results

24-09-2014

Sandia magnetized fusion technique produces significant results

The experimental work is described in a paper to be published in the Sept. 24 Physical Review Letters online. A theoretical PRL paper to be published on the same date helps explain why the...

Read more

WEGA fusion experiment passed on to the USA

24-09-2014

WEGA fusion experiment passed on to the USA

The small WEGA fusion device at Max Planck Institute of Plasma Physics (IPP) in Greifswald is being handed over to the University of Illinois in Urbana-Champaign. The "Wendelstein-Experiment in Greifswald...

Read more

F4E signs contracts for the Blanket First Wall full-scale prototype

24-09-2014

F4E signs contracts for the Blanket First Wall full-scale prototype

With the semi-prototype of the Blanket First Wall completed earlier this year, F4E is moving full-speed ahead and has just completed the signing of the contracts related to the manufacturing of...

Read more

Iterative processes

22-09-2014

Iterative processes

A big nuclear-fusion project attempts to move from design to construction. HERE is one way to squeeze energy from nuclear fusion: create and contain a roiling soup of ionised hydrogen atoms...

Read more

The 10 million-piece nuclear puzzle

02-09-2014

The 10 million-piece nuclear puzzle

The project to build a demonstration fusion power reactor relies on hundreds of individual suppliers. It is the ITER Organization’s job to coordinate all of their contributions. The seven members of...

Read more

F4E collaborates with IDOM on high tech ITER systems

28-07-2014

F4E collaborates with IDOM on high tech ITER systems

A multimillion contract for engineering integration of many state of the art instruments that will measure the biggest plasma generated by a fusion device has been signed between F4E and IDOM ADA,...

Read more

JET operation secured until 2018

28-07-2014

JET operation secured until 2018

After months of preparation, the European Commission and the Culham Centre for Fusion Energy signed the operation contract for Europe’s largest fusion experiment. Since 2000, JET operation was being carried out...

Read more

See the progress of the ITER Toroidal Field coils!

28-07-2014

See the progress of the ITER Toroidal Field coils!

We traveled to the ASG facilites in La Spezia, Italy, to follow the progress of the TF coils and speak to the key technical people involved in the supervision of...

Read more

Słońce na Ziemi

28-07-2014

Słońce na Ziemi

Synteza termojądrowa – reakcja łączenia jąder atomów najlżejszego pierwiastka, czyli wodoru, w wyniku czego powstają atomy cięższego pierwiastka, czyli helu – jest podstawą istnienia gwiazd, także Słońca. Wielka temperatura panująca w ich...

Read more

Kudowa Summer School 2014

01-07-2014

Kudowa Summer School 2014

This year’s edition of the Kudowa Summer School took place in the period 9-13 June traditionally in Kudowa Zdrój, Poland. The School was organized by the Institute of Plasma Physics...

Read more

Europe signs its final contract for ITER Toroidal Field coils

30-06-2014

Europe signs its final contract for ITER Toroidal Field coils

A landmark multimillion contract has been signed between F4E and SIMIC S.p.A, an Italian company specialised in high-tech engineering and manufacturing, marking the successful completion of Europe’s strategy in the...

Read more

Important progress for JT-60SA

27-06-2014

Important progress for JT-60SA

See the progress of the JT-60SA project – one of the three projects being developed under the Broader Approach Agreement – in this new clip filmed on-site in Naka, Japan. The clip shows that...

Read more
HiPER iter Laserlab Europe Fusenet