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

Posiedzenie Rady Asocjacji EURATOM-IFPiLM

20-03-2013

Posiedzenie Rady Asocjacji EURATOM-IFPiLM

Dnia 15 mara 2013 roku  w siedzibie Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii  Nauk w Krakowie odbyło się posiedzenie Rady Asocjacji EURATOM-IFPiLM. Obradom przewodniczył Prof. Marek Rubel. W spotkaniu uczestniczyli przedstawiciele EFDA...

Read more

Uroczyste otwarcie Laboratorium Plazmowych Silników Satelitarnych w IFPiLM

23-01-2013

Uroczyste otwarcie Laboratorium Plazmowych Silników Satelitarnych w IFPiLM

Część oficjalną spotkania rozpoczął dyrektor IFPiLM, prof. Andrzej Gałkowski, który zauważył, iż od lat staramy się sprowadzić Słońce na Ziemię, a  tym razem udało nam się sprowadzić na Ziemię fragment kosmosu o objętości 2m3,...

Read more

Otwarcie Laboratorium Plazmowych Silników Satelitarnych w IFPiLM

15-01-2013

Otwarcie Laboratorium Plazmowych Silników Satelitarnych w IFPiLM

Dnia 22 stycznia br., o godz. 11:00, w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (sala teatru GO) w Warszawie rozpocznie się uroczyste otwarcie pierwszego w Polsce i jednego z nielicznych...

Read more

Międzynarodowe Forum Energetyki Jądrowej

10-01-2013

Międzynarodowe Forum Energetyki Jądrowej

  W czasie gdy po świecie wciąż krąży widmo katastrofy jądrowej, jaka podobno zagrażała Japonii w związku z pamiętnym tsunami w 2011 roku, a sąsiednie Niemcy deklarują stopniową likwidację tej gałęzi...

Read more

Sztuka Nauki w Teatrze GO

02-01-2013

Sztuka Nauki w Teatrze GO

Warsztaty „Sztuka Nauki” organizowane od dwóch lat przez Teatr GO cieszą się niesłabnącą popularnością. W 2012 r. uczestniczyło w nich 500 osób w cyklu 10 spotkań. Dzieci oraz młodzież starsza,...

Read more

Broszury MNiSW

20-12-2012

Broszury MNiSW

Minister Barbara Kudrycka przekazała na ręce dyrektorów instytucji naukowych list z informacją o wydanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego broszurach, które zostały opracowane na rzecz upowszechniania dobrych praktyk akademickich...

Read more

Rocznica 36 lat Instytutu

16-10-2012

Rocznica 36 lat Instytutu

Parafrazując słowa klasyka – 36 lat minęło jak jeden dzień, jak jeden spektakl bez antraktu, z udziałem zmieniających się głównych aktorów – Dyrekcji i członków Załogi IFPiLM. Scenerią tegorocznego jubileuszu były sale...

Read more

IFPiLM na XVI Festiwalu Nauki

20-09-2012

IFPiLM na XVI Festiwalu Nauki

„Brak inwestycji w naukę to inwestycja w ignorancję”. IFPiLM do walki z ignorancją dokłada i swoją cegiełkę – po raz pierwszy zaprasza w swoje progi młodzież i dorosłych oferując bogaty...

Read more

Projekt badawczy KLIMT

19-09-2012

Projekt badawczy KLIMT

W dniu 13 września 2012 r, w Centrum Nauki Kopernik w Warszawie dokonano uroczystej wymiany dokumentów akcesyjnych pomiędzy polskim rządem, a władzami Europejskiej Agencji Kosmicznej. Stronę polską reprezentował wicepremier, minister gospodarki...

Read more

IFPiLM na liście projektów polsko-rosyjskich

28-07-2012

IFPiLM na liście projektów polsko-rosyjskich

Polscy i rosyjscy naukowcy będą wspólnie prowadzić badania geologiczne, biologiczne, czy pracować nad tańszymi metodami wytwarzania superkondensatorów. Zapraszamy do zapoznania się z pełnym programem współpracy naukowo – technicznej pomiędzy ośrodkami...

Read more

Międzynarodowy Kongres energetyki jądrowej

24-05-2012

Międzynarodowy Kongres energetyki jądrowej

2nd International Nuclear energy Congress pod hasłem Nuclear Safety odbył się w dniach 22-24 maja 2012 roku w gmachu głównym Politechniki Warszawskiej. Kongres to przedsięwzięcie naukowe i popularnonaukowe o tematyce...

Read more

NIF - potężna energia jednego ciosu

20-05-2012

NIF - potężna energia jednego ciosu

Badania nad nowymi źródłami energii pochłaniają niemal każdy naukowy umysł na świecie. Ludzkość truchleje przed wizją braku elektryczności i ropy - nikt nie wyobraża sobie powrotu do siedzenia przy ognisku...

Read more

Posiedzenie Komitetu Kierującego Asocjacji EURATOM-IFPiLM

14-05-2012

Posiedzenie Komitetu Kierującego Asocjacji EURATOM-IFPiLM

Dnia 8 maja 2012 w siedzibie Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy odbyło się dziewiąte posiedzenie Komitetu Kierującego Asocjacją Euratom-IFPiLM. Posiedzeniu przewodniczył Ruggero Giannella, Scientific Officer RTD, K6 (Fusion Association...

Read more

Współpraca między IFPiLM i ENEA Energy Research Centre z Włoch

11-05-2012

Współpraca między IFPiLM i ENEA Energy Research Centre z Włoch

Grupa naukowców z Instytutów Fizyki Plazmy ENEA z Frascati i Mediolanu gościła w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w dniach 9 i 10 maja 2012. Goście przyjechali aby przedyskutować...

Read more

IFPiLM przystąpił do koalicji ekspertów na rzecz energetyki jądrowej

26-04-2012

IFPiLM przystąpił do koalicji ekspertów na rzecz energetyki jądrowej

 29 marca 2012 r. Ministerstwo Gospodarki rozpoczęło dwuletnią kampanię informacyjną na temat energetyki jądrowej. Głównym jej celem jest zachęcanie Polaków do poszerzania wiedzy w zakresie energetyki jądrowej i rozpoczęcie społecznej...

Read more

Sztuka Nauki w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy - film

12-04-2012

Sztuka Nauki w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy - film

Zapraszamy do obejrzenia filmu ze spotkań dzieci i młodzieży z pracownikami naukowymi Instytutu oraz artystami teatru GO w ramach programu edukacyjnego Sztuka Nauki, który miał miejsce jesienią 2011 roku.

Read more

Marszałek Województwa Mazowieckiego gościem Instytutu

23-03-2012

Marszałek Województwa Mazowieckiego gościem Instytutu

Dnia 21 marca 2012, Marszałek Województwa Mazowieckiego Adam Struzik gościł w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy; spotkał się z Dyrekcją, Radą Naukową oraz pracownikami Instytutu.

Read more

Posiedzenie Rady Asocjacji EURATOM-IFPiLM

16-03-2012

Posiedzenie Rady Asocjacji EURATOM-IFPiLM

W gmachu Wydziału Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej w dniu 12 marca odbyło się posiedzenie Rady Asocjacji EURATOM-IFPiLM. Radzie przewodniczył Prof. Marek Rubel. W spotkaniu uczestniczyli przedstawiciele EFDA i europejskich ośrodków badań...

Read more

Wizyta delegacji Ambasady Francji w Instytucie

09-03-2012

Wizyta delegacji Ambasady Francji w Instytucie

 Dnia 7 marca 2012, przedstawiciele Ambasady Francji w Polsce: Philippe Pierrard, Radca d.s. nuklearnych i Klara Tucholka, zastępca Radcy d.s. nuklearnych gościli w Instytucie Fizyki Plazmy Laserowej Mikrosyntezy.

Read more

Fundacja Nanonet otrzymała nagrodę "Popularyzator nauki 2011"

06-02-2012

Fundacja Nanonet otrzymała nagrodę "Popularyzator nauki 2011"

Fundacja Wspierania Nanonauk i Nanotechnologii Nanonet otrzymała nagrodę Popularyzator Nauki. Paweł Gąsior, doktorant IFPiLM, jest wolontariuszem fundacji. Gratulujemy!

Read more

Szkoła Letnia Fizyki Plazmy w roku 2012

23-01-2012

Szkoła Letnia Fizyki Plazmy w roku 2012

W dniach 11 – 15 czerwca 2012 roku, już po raz jedenasty, młodzi adepci fizyki plazmy oraz fuzji jądrowej będą mieli okazję poszerzenia swojej wiedzy. Organizator szkoły, Instytut Fizyki Plazmy...

Read more

Spotkanie francusko-polskie dotyczące współpracy naukowej

21-11-2011

Dnia 24 listopada 2011 roku w Ambasadzie Francji w Warszawie odbędzie sie spotkanie pomiędzy Przewodniczącym oraz Doradcą do Spraw Nuklearnych z Atomic Energy and Alternative Energies Commission z Francji a...

Read more

Zamknięcie komory stellaratora W7-X - sukces z udziałem Polaków

18-11-2011

Zamknięcie komory stellaratora W7-X -  sukces z udziałem Polaków

16 listopada 2011 będzie zapamiętany w Instytucie Maxa Plancka w Greifswaldzie jako dzień znaczący dla całej europejskiej społeczności zajmującej się badaniami fuzyjnymi. Tego dnia o godzinie 10 rano ostatni magnetyczny...

Read more

Laboratorium Laserów Wielkiej Mocy z IFPiLM otrzyma dofinansowanie unijne

19-10-2011

Laboratorium Laserów Wielkiej Mocy z IFPiLM otrzyma dofinansowanie unijne

Projekt rozbudowy i modernizacji Laboratorium Laserów Wielkiej Mocy w Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy wygrał z innymi projektami

Read more

World News

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

Green light for ITER's blanket design

16-04-2013

Green light for ITER's blanket design

After three days and 29 presentations, a comprehensive design review with probably the largest participation in the history of the ITER project was completed last week. More than 80 experts...

Read more

European collaboration lays foundations for Japanese tokamak

16-04-2013

European collaboration lays foundations for Japanese tokamak

Naka, Japan: Clutching 2.5 metre long spanners, three teams of dignitaries from Europe and Japan simultaneously tighten bolts on the cryostat base of JT60 Super-Advanced, thereby marking a significant milestone –...

Read more

Poland’s industry and SMEs declare a strong interest in ITER

12-04-2013

Poland’s industry and SMEs declare a strong interest in ITER

The business opportunities stemming from big science projects and the potential contribution of companies with their skills and expertise led Sylwia Wójtowicz, Poland’s Industrial Liaison Officer (ILO), to organise a...

Read more

IFERC and GÉANT collaboration paves the way for data highway in fusion research

11-04-2013

IFERC and GÉANT collaboration paves the way for data highway in fusion research

As of 9 April 2013 GÉANT, the world’s leading high-speed research and education network managed and operated by DANTE in Cambridge, UK, will be providing data links to the International...

Read more

F4E Summer Studentships 2013 now open for applications

08-04-2013

F4E Summer Studentships 2013 now open for applications

Interested in a career in fusion? Want to gain practical experience in a European working environment? The F4E summer studentship programme could be the perfect opportunity for you! If you are...

Read more

Applying physics, teamwork to fusion energy science

08-04-2013

Applying physics, teamwork to fusion energy science

As an undergraduate engineering student, Zach Hartwig was introduced to the methods, procedures and practices that form an engineer’s toolkit. But, he recalls, his real interest was in “the principles...

Read more

Building the world’s largest nuclear fusion reactor

04-04-2013

Building the world’s largest nuclear fusion reactor

BARCELONA — Ground is now breaking in Cadarache, France, for the 18-billion-euro research facility dedicated to determine if the process that powers the sun can be harnessed to power our future...

Read more

NRL Nike Laser focuses on nuclear fusion

27-03-2013

NRL Nike Laser focuses on nuclear fusion

Researchers at the U.S. Naval Research Laboratory have successfully demonstrated pulse tailoring, producing a time varying focal spot size known as 'focal zooming' on the world's largest operating krypton fluoride...

Read more

Nuclear fusion is the 'perfect energy source'

18-03-2013

Nuclear fusion is the 'perfect energy source'

Until recently, fears of peak oil and dependence on Middle Eastern suppliers were the key factors shaping our energy policy, pushing governments to scramble for fossil fuel alternatives. Then came...

Read more

Cooperation on fusion energy

13-03-2013

Cooperation on fusion energy

When the new Wendelstein 7-X facility for researching nuclear fusion as a future energy source becomes operational in 2014, it will also incorporate high-precision work and scientific expertise from Poland. Although...

Read more

Removing tiles for analysis

13-03-2013

Removing tiles for analysis

The JET shutdown is progressing steadily. Remote Handling Group has been working in-vessel since December. The first task was to conduct a full photographic survey of the inside of the...

Read more

The Biggest Centralized Cryogenic System ever Built

16-02-2013

The Biggest Centralized Cryogenic System ever Built

ENGINEERINGNET.EU – The engineering company Air Liquide has secured two contracts to build extreme cryogenic systems for the ITER and the related JT-60SA research projects on fusion. The total value...

Read more

Korea aims at completing a DEMO by 2037

08-02-2013

Korea aims at completing a DEMO by 2037

Harnessing fusion energy in the 21st century is a lot like going to the Moon in the 1970s. At that time, as each manned flight project unfolded, another one was...

Read more

COMPASS shows the way to H-mode

27-01-2013

COMPASS shows the way to H-mode

A five year quest has borne fruit with the COMPASS tokamak in Prague’s Institute of Plasma Physics (IPP) achieving H-mode performance. The milestone marks a new era for fusion research...

Read more

Bringing fusion electricity to the grid

18-01-2013

Bringing fusion electricity to the grid

The European Fusion Development Agreement (EFDA) has published a roadmap which outlines how to supply fusion electricity to the grid by 2050. The roadmap to the realisation of fusion energy breaks the...

Read more

Representatives of F4E and the VFR consortium at the contract signing ceremony F4E celebrates a landmark achievement with…

17-01-2013

  Representatives of F4E and the VFR consortium at the contract signing ceremony F4E celebrates a landmark achievement with the signature of one of its largest contracts in the area of the civil engineering works for the construction of the Tokamak comple

F4E celebrates a landmark achievement with the signature of one of its largest contracts in the area of the civil engineering works for the construction of the Tokamak complex, the...

Read more

F4E’s Diagnostics Framework Partnership Agreement signed for the ITER Plasma Position Reflectometry

04-01-2013

F4E’s Diagnostics Framework Partnership Agreement signed for the ITER Plasma Position Reflectometry

F4E’s Framework Partnership Agreement (FPA) for the design of Diagnostic components for the ITER Plasma Position Reflectometry is signed. Amounting to 3.5 million EUR for a period of up to...

Read more

Communicating Research

21-12-2012

Communicating Research

What we call ‘communication’ is more than just an additional reporting burden. Europe’s future economic growth and jobs will increasingly have to come from innovation in products, services and business...

Read more

The Neutral Beam Test Facility is Progressing

17-12-2012

The Neutral Beam Test Facility is Progressing

A great deal of progress has been made for the establishment of the Neutral Beam Test Facility (NBTF) hosted by Consorzio-RFX in Padova, Italy. During the autumn, F4E awarded several...

Read more

14.1 mega-electron volts

17-12-2012

14.1 mega-electron volts

At the heart of deuterium-tritium fusion is the neutron. Each fusion event produces neutrons with an enormous amount of energy – 14.1 megaelectron volts. This is a million times more...

Read more

F4E signs contract for the supply of 70 radial plates for ITER

12-12-2012

F4E signs contract for the supply of 70 radial plates for ITER

The contract for the supply of 70 radial plates to the ITER magnets system has been signed between Fusion for Energy (F4E) and the Consortium of SIMIC S.p.A and Constructions Industrielles de la...

Read more

France sets its sights on companies in Israel

12-12-2012

France sets its sights on companies in Israel

"The challenge for us is to attract Israeli start-ups."   PARIS – France’s culture and cuisine have long made it the most popular tourist destination on the planet, but French authorities face...

Read more

Elise opens the door for ITER’s heaters

04-12-2012

Elise opens the door for ITER’s heaters

The heat source is a particle beam named Elise (Extraction from a Large Ion Source Experiment), and was unveiled at the Max-Planck Institute for Plasma Physics in Garching near Munich...

Read more

F4E signs contract for the supply of ITER Pre-Compression Rings

04-12-2012

F4E signs contract for the supply of ITER Pre-Compression Rings

The contract for the supply of nine Pre-Compression Rings (PCRs), among which three spares, that will support the ITER machine’s magnet system, has been signed between Fusion for Energy (F4E)...

Read more

In Defense of Sustained Research on Fusion

22-11-2012

In Defense of Sustained Research on Fusion

Stewart C. Prager, the director of the Department of Energy’s Princeton Plasma Physics Laboratory and a professor of astrophysical sciences at Princeton University, here offers a fresh defense of continued substantial support for...

Read more
HiPER EFDA EFDA JET iter Laserlab Europe Fusenet