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

Obchody 40-lecia powstania IFPiLM rozpoczęte

02-02-2016

Obchody 40-lecia powstania IFPiLM rozpoczęte

29 stycznia pracownicy Instytutu zebrali się na sali teatralnej w teatrze GO, aby zainaugurować jubileuszowy rok Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. 40 lat temu, a dokładniej 1 stycznia 1976...

Read more

Plazma z „lodu wodorowego” jako nowe efektywne źródło protonów do różnych zastosowań

29-12-2015

Plazma z „lodu wodorowego” jako nowe efektywne źródło protonów do różnych zastosowań

Plazma laserowa jako źródło wysokoenergetycznych jonów stwarza duże możliwości aplikacyjne w medycynie oraz różnych dziedzinach nauki i techniki. W szczególności, dotyczy to wykorzystania strumieni protonów do terapii nowotworów (tzw. terapii...

Read more

Dyrektor NCBJ dr hab. inż. Krzysztof Kurek gościem IFPiLM

11-12-2015

Dyrektor NCBJ dr hab. inż. Krzysztof Kurek gościem IFPiLM

10 grudnia 2015 roku miała miejsce wizyta nowego dyrektora Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM). Wizyta rozpoczęła się od spotkania dr. hab. inż....

Read more

Prof. Janusz Sylwester w IFPiLM

06-11-2015

Prof. Janusz Sylwester w IFPiLM

4 listopada br. gościem Instytutu był prof. Janusz Sylwester, Kierownik Zakładu Fizyki Słońca w Centrum Badań Kosmicznych PAN (CBK PAN), filia we Wrocławiu. Na zaproszenie dyrektora IFPiLM, prof. Sylwester wygłosił seminarium...

Read more

Konkurs na stanowisko dyrektora IFPiLM rozstrzygnięty

17-09-2015

Konkurs na stanowisko dyrektora IFPiLM rozstrzygnięty

Decyzją Ministra Gospodarki Janusza Piechocińskiego, z dniem 24 września 2015 roku, dr hab. Andrzej Gałkowski zostaje powołany na stanowisko dyrektora Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. Sylwestra Kaliskiego. Będzie to...

Read more

PLASMA-2015

08-09-2015

PLASMA-2015

W dniach 7-11 września br. odbyła się Międzynarodowa Konferencja na temat Badań i Zastosowań Plazmy – PLASMA-2015 (w j. ang.: International Conference on Research and Applications of Plasmas) organizowana przez...

Read more

Komisja Konkursowa wyłoniła kandydata na stanowisko dyrektora IFPiLM

02-09-2015

Komisja Konkursowa wyłoniła kandydata na stanowisko dyrektora IFPiLM

Komisja Konkursowa powołana przez Radę Naukową Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy im. S. Kaliskiego w Warszawie do wyłonienia kandydata na stanowisko dyrektora Instytutu po zakończeniu rozmowy kwalifikacyjnej i dokonaniu...

Read more

Fusion Expo już w 2017

17-07-2015

Fusion Expo już w 2017

Zielone światło dla organizacji kolejnej podróżującej wystawy Fusion Expo zapaliło się na ostatnim posiedzeniu ciała zarządzającego programem fuzji jądrowej w Europie. Nowa edycja wystawy ma powstać do końca 2017 roku. Decyzja...

Read more

Światowi decydenci w dziedzinie fuzji jądrowej spotkali się w Polsce (CWGM)

22-06-2015

Światowi decydenci w dziedzinie fuzji jądrowej spotkali się w Polsce (CWGM)

Po raz pierwszy w Polsce odbyło się międzynarodowe spotkanie grupy roboczej koordynującej prace nad opanowaniem reakcji fuzji jądrowej w układach typu stellarator-heliotron. Powierzenie organizacji konferencji Instytutowi Fizyki Plazmy i Laserowej...

Read more

IFPiLM na Polsko-Francuskim Forum Nauki i Innowacji

02-06-2015

IFPiLM na Polsko-Francuskim Forum Nauki i Innowacji

Naukowcy IFPiLM wzięli udział w pierwszym Polsko-Francuskim Forum Nauki i Innowacji. Celem spotkania było zaprezentowanie polsko-francuskich projektów naukowych i przedyskutowanie rozwoju współpracy naukowej między Francją a Polską. Kadra naukowa Instytutu opowiedziała...

Read more

III Posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum NTE

15-05-2015

III Posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum NTE

14 maja 2015 roku w IFPiLM odbyło się kolejne posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum NTE. Jednym z najważniejszych punktów spotkania było merytoryczne sprawozdanie z działalności Centrum za rok 2014, które wygłosił...

Read more

Fuzja to nie strzelba, a plazma to nie tylko telewizor - IFPiLM na Pikniku Naukowym 2015

13-05-2015

Fuzja to nie strzelba, a plazma to nie tylko telewizor - IFPiLM na Pikniku Naukowym 2015

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy wziął udział w 19. Pikniku Naukowym, który miał miejsce 9 maja 2015 roku na Stadionie Narodowym w Warszawie. Mottem przewodnim tegorocznego spotkania było ’światło’....

Read more

ITER ponownie otwiera się na zwiedzających

29-04-2015

ITER ponownie otwiera się na zwiedzających

  Dobra wiadomość dla tych, którzy nie mieli jeszcze okazji przyjrzeć się z bliska jak wygląda budowa największego na świecie reaktora termojądrowego - trwa rejestracja na Dzień Otwarty ITER. Za miesiąc, 30...

Read more

Odkrywamy tajemnice czwartego stanu materii – plazmy

22-04-2015

Odkrywamy tajemnice czwartego stanu materii – plazmy

Prof. Jerzy Wołowski na antenie Polskiego Radia RDC opowiedział o plazmie, zjawisku fuzji termojądrowej i badaniach prowadzonych w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy.  - Plazma jest rozpowszechniona we Wszechświecie w...

Read more

Jak licealiści poznają zakątki fizyki plazmy

26-02-2015

Jak licealiści poznają zakątki fizyki plazmy

W Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy wznowiony został cykl warsztatów naukowo-artystycznych dla młodzieży licealnej pod nazwą „Stany Skupienia – sztuka i nauka”. Jest to naukowo-artystyczny dialog wprowadzający młodzież w...

Read more

Centrum badań jądrowych. Będzie decyzja w tym roku?

17-02-2015

Centrum badań jądrowych. Będzie decyzja w tym roku?

Prof. Marek Orkisz, rektor Politechniki Rzeszowskiej: - W tym roku może zapaść decyzja, czy dostaniemy pieniądze na studium wykonalności tej inwestycji. Ale perspektywa wybudowania tego laboratorium, to rok 2025.    Politechnika Rzeszowska...

Read more

Lutowe bezpłatne szkolenia dla naukowców od Thomson Reuters

09-02-2015

Lutowe bezpłatne szkolenia dla naukowców od Thomson Reuters

Firma Thomson Reuters zaprasza wszystkich naukowców na lutowy cykl bezpłatnych szkoleń internetowych z zakresu wykorzystywania narzędzi i funkcji dostępnych na platformie Web of Science. Szkolenia będą obejmowały trzy sesje tematyczne o...

Read more

Działalność upowszechniająca naukę - nabór wniosków

23-01-2015

Działalność upowszechniająca naukę - nabór wniosków

Do 31 marca 2015 r. można składać wnioski w ramach działalności upowszechniającej naukę. Wnioski mogą być składane przez podmioty działające na rzecz nauki, czyli podmioty wykonujący w sposób ciągły zadania z zakresu...

Read more

W nowej perspektywie UE szansa na międzynarodowe centrum badawczo-rozwojowe w Polsce

19-01-2015

W nowej perspektywie UE szansa na międzynarodowe centrum badawczo-rozwojowe w Polsce

W ramach perspektywy unijnej 2014-2020 Polska może poprawić jakość funkcjonowania sektora badawczo-rozwojowego (B+R). Chodzi tu nie tylko o współpracę nauki i biznesu, lecz także o projekt specjalnego międzynarodowego ośrodka badawczo-rozwojowego. Centrum...

Read more

Czy największy reaktor fuzyjny jest szansą dla rozwoju gospodarczego Polski?

22-12-2014

Czy największy reaktor fuzyjny jest szansą dla rozwoju gospodarczego Polski?

Krajowy przemysł i nauka mają wciąż szanse na zaangażowanie w duże projekty naukowe. Potrzebne jest jednak pogłębienie współpracy i zdobycie większej ilości niezbędnych informacji. Wrocławski Park Technologiczny S.A. zorganizował spotkanie,...

Read more

Dyrektor IFPiLM na 40. urodzinach reaktora badawczego MARIA

17-12-2014

Dyrektor IFPiLM na 40. urodzinach reaktora badawczego MARIA

Dyrektor Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy prof. Andrzej Gałkowski był gościem uroczystości rozcznicowej z okazji 40-lecia uruchomienia reaktora MARIA w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku. Na ten ważny...

Read more

Odbyło się II posiedzenie Rady Zarządzającej CeNTE

08-12-2014

Odbyło się II posiedzenie Rady Zarządzającej CeNTE

8 grudnia br. w IFPiLM miało miejsce II posiedzenie Rady Zarządzającej Centrum naukowo-przemysłowego Nowe Technologie Energetyczne. Rada zebrała się m.in. w celu przyjęcia planu pracy CeNTE na rok 2015, przedstawienia...

Read more

LIBS Meeting: prezentacja sprzętu badawczego i perspektywy współpracy

27-11-2014

LIBS Meeting: prezentacja sprzętu badawczego i perspektywy współpracy

Zespoły naukowców z instytutów badawczych z całej Polski zebrały się w IFPiLM, 25 listopada, aby dowiedzieć się więcej o sprzęcie i aplikacjach wykorzystywanych w spektroskopii emisyjnej wzbudzanej laserem (tzw. metoda...

Read more

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

World News

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

Ukraine moving towards European fusion research

20-01-2016

Ukraine moving towards European fusion research

In September, representatives from Euratom, the European Commission and EUROfusion paid a visit to Ukraine to start negotiations for an associate partnership on fusion research. The delegation visited Kyiv where...

Read more

The first plasma: the Wendelstein 7-X fusion device is now in operation

14-12-2015

The first plasma: the Wendelstein 7-X fusion device is now in operation

A successful start with helium plasma / hydrogen plasma to follow at the beginning of 2016. On 10th December 2015 the first helium plasma was produced in the Wendelstein 7-X fusion...

Read more

The Wendelstein 7-X fusion device before its first plasma

02-12-2015

The Wendelstein 7-X fusion device before its first plasma

Next week: start with helium plasma planned / hydrogen plasmas are to follow in 2016 With the generation of the first plasma the Wendelstein 7-X fusion device is scheduled to go...

Read more

Breakthrough in superconducting materials opens new path to fusion

12-11-2015

Breakthrough in superconducting materials opens new path to fusion

In fusion reactor designs, superconductors (which suffer no resistive power loss) are used to generate the magnetic fields that confine the 100 million degree C plasma. While increasing magnetic field...

Read more

Fusion for Energy appoints Johannes Schwemmer as new Director

30-10-2015

Fusion for Energy appoints Johannes Schwemmer as new Director

Johannes Schwemmer has been appointed Executive Director of Fusion for Energy, the European Joint Undertaking for ITER and the Development of Fusion Energy.  Joaquin Sánchez, Chair of the Fusion for Energy...

Read more

Europe delivers its first equipment to ITER

01-09-2015

Europe delivers its first equipment to ITER

The delivery of the first-ever European components to ITER has qualified as one of the key moments of the project carrying tremendous symbolic importance. It has been a turning point...

Read more

UW researchers working on novel nuclear fusion technique

30-06-2015

UW researchers working on novel nuclear fusion technique

Sustainable nuclear fusion has long been a dream for most scientists and energy experts alike. Clean, abundant, and economical, there have been many attempts to make it workable. Now, researchers...

Read more

Nuclear physics: Pull together for fusion

10-06-2015

Nuclear physics: Pull together for fusion

ITER director-general Bernard Bigot explains how he will strengthen leadership and management to refocus the project's aim of harnessing nuclear fusion. Ten years ago this month, China, the European Union,...

Read more

Two transformers installed on the ITER site

02-06-2015

Two transformers installed on the ITER site

The transformers that have been designed by F4E, procured by the US Domestic Agency (DA) and manufactured by Hyundai Heavy Industry, have reached the ITER site. Qualified as Heavy Exceptional...

Read more

Europe’s first-ever equipment arrives to ITER

07-05-2015

Europe’s first-ever equipment arrives to ITER

Europe, the biggest shareholder out of the seven parties contributing to ITER, the largest international scientific collaboration in the field of energy bringing together 80% of the global GDP and...

Read more

Europe and Japan celebrate achievement of important JT-60SA milestones

24-04-2015

Europe and Japan celebrate achievement of important JT-60SA milestones

The concurrent achievement of several important milestones of the JT-60SA project was celebrated by some 200 high-level European and Japanese guests at the JT-60SA project site in Naka, Japan, on...

Read more

Tough Questions for ITER's New Director General, Bernard Bigot

23-03-2015

Tough Questions for ITER's New Director General, Bernard Bigot

When ITER, the International Thermonuclear Experimental Reactor project, was launched in 1985, the plans called for a huge reactor that would demonstrate that the fusion of hydrogen atoms into helium...

Read more

Bernard Bigot appointed as new ITER Director General

06-03-2015

Bernard Bigot appointed as new ITER Director General

At an Extraordinary Meeting held in Paris on 5 March 2015, the ITER Council appointed Dr Bernard Bigot as the next Director-General of the ITER Organization, succeeding Prof Osamu Motojima. Dr...

Read more

FuseNet signed MoU with ENEN

24-02-2015

FuseNet signed MoU with ENEN

With the signing of a Memorandum of Understanding, FuseNet (The European Fusion Education Network) and ENEN (The European Nuclear Education Network) have started a new cooperation between their networks. At the General...

Read more

Pierwszy transformator elektryczny o masie 90 ton już na placu budowy ITER

14-01-2015

Pierwszy transformator elektryczny o masie 90 ton już na placu budowy ITER

Pierwszy ciężki ładunek, transformator elektryczny o masie ok 90 ton, dotarł na plac budowy ITER dziś w nocy z 13 na 14 stycznia. "W najbliższych miesiącach należy spodziewać się jeszcze bardziej...

Read more

Korea awards contract for vacuum vessel gravity supports

07-01-2015

Korea awards contract for vacuum vessel gravity supports

The Korean Domestic Agency signed an important contract with Korean supplier Wonil Corp. for the ITER vacuum vessel gravity supports on 11 December 2014. Nine sets of gravity supports will...

Read more

Latest issue of „Fusion in Europe” now available

30-12-2014

Latest issue of „Fusion in Europe” now available

“Fusion in Europe” magazine continues to spread the latest news about the progress of fusion research. The new issue begins optimistically with the statement that EUROfusion marks the beginning of...

Read more

Italian EU Presidency highlights the potential of ITER

16-12-2014

Italian EU Presidency highlights the potential of ITER

Almost like passing the torch every six months the Presidency of the European Council of the EU is held by a different member state. It is the 12th time that...

Read more

MAST rebuild continues with coil installation

12-12-2014

MAST rebuild continues with coil installation

The latest picture from the MAST-Upgrade project shows the UK fusion machine's largest magnetic coil being carefully positioned into the vacuum vessel. This is the second of four poloidal field coils...

Read more

Scientists to create prototype for new hot plasma nuclear reactor

05-12-2014

Scientists to create prototype for new hot plasma nuclear reactor

Scientists in Siberia are developing a pioneering new type of nuclear reactor using temperatures twice as hot as the sun that could create an energy of the future. Costing approximately 500...

Read more

Scientific conference on fusion opened in Split

02-12-2014

Scientific conference on fusion opened in Split

A three-day scientific conference on fusion began in Split on Monday, bringing together about a hundred experts from European Union countries. The conference, called the European Fusion Programme Workshop, was organised...

Read more

First plasma and ion beam extraction achieved at the Linear IFMIF Prototype Accelerator

01-12-2014

First plasma and ion beam extraction achieved at the Linear IFMIF Prototype Accelerator

The International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) is one of the projects stemming from the Broader Approach Agreement, a partnership in fusion energy research between Europe and Japan. IFMIF is an accelerator-based neutron...

Read more

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
HiPER iter Laserlab Europe Fusenet

Research projects carried out at the IPPLM are funded by the Polish Ministry of Science and Higher Education, the National Science Centre and by the European Commission within the framework of EUROfusion Consortium under grant agreement No 633053. Financial support comes also from the International Atomic Energy Agency, European Space Agency and LaserLab Consortium as well as from the Fusion for Energy Agency.