Instytut Fizyki
Uniwersytet Kazimierza Wielkiego
Plac Weyssenhoffa 11
85 - 072 Bydgoszcz
tel. (52)321 61 66 w. 59 fizyka@ukw.edu.pl
Instytut Fizyki jest jedną z najpre?niej rozwijających sie jednostek Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy.
Warstwy diamentowe
W laboratorium zainstalowano reaktor pozwalający dokonywać
syntezy diamentow
z fazy gazowej metodą gorącego włókna ( HF CVD - Hot Filament Chemical Vapor Deposi-tion ).
Warstwy diamentowe, wytwarzane w sposób ciągły w naszym laboratorium,
są bardzo atrakcyjnym materiałem do zastosowań w różnych gałęziach przemysłu:
mechanice, mikro-elektronice i optyce.
Obecnie trwają badania pradów zimnej emisji w tym materiale mające na celu zbadania możliwości
zastosowania tego materiału do budowy płaskich ekranów oraz do zastosowań w detektorach promieniowania
jądrowego. Laboratorium to jest unikalne w skali krajowej.
Celem badań jest analiza defektów w cienkich warstwach diamentowych otrzymywanych metodą
syntezy z fazy gazowej. Dokonuje się syntezy warstw diamentowych, których jakość bada się przy
użyciu spektroskopii EPR, Ramana oraz Scaningowej Mikroskopii Elektronowej.
Dokonuje się również syntezy warstw diamentowych domieszkowanych azotem.
Prace koncentrują się na powiązaniu parametrów procesu syntezy z jakościš otrzymywanego materiału.
Trzeba zaznaczyć, że proces syntezy diamentu zależy aż od 14 parametrów,
które dodatkowo nie są niezależne od siebie.
Dotychczasowe prace pozwoliły ustalić główne zależności pozwalające otrzymywać diamentowe warstwy ciągłe
o z góry zadanych własnościach, co zostało już opublikowane w szeregu artykułach naukowych.
Rozwój tych badań, jak również potencjalne praktyczne zastosowanie diamentów stanowi
przedmiot działalności statutowej Instytutu Fizyki.
Badania EPR doprowadziły do wniosku, że główne defekty paramagnetyczne związane są z fazą amorficzną węgla.
Ustalono, że domieszkowanie azotem powoduje powstanie defektów typu P1 podobnych do tych,
jakie obserwuje się w diamencie naturalnym typu Ib.
Prowadzone prace dotyczą też problemu związanego z charakterem defektów determinujących
jakość otrzymywanych warstw diamentowych
Badania w dziedzinie syntezy warstw diamentowych są skoncentrowane na otrzymaniu materiału
o wysokiej zimnej emisji elektronów.
Struktura warstw jest badana metodami rezonansów magnetycznych, spektroskopii Ramana
oraz dyfrakcji promieni X. Pomiary zimnej emisji elektronów z warstw diamentowych prowadzone są
przy współpracy z prof. dr hab. E. Starygą z Politechniki Łódzkiej.
Wydaje się, iż diament może być bardzo obiecującym materiałem do zastosowań wymagających niezbyt
dużych natężeń progowych pola elektrycznego, dając jednocześnie dobre natężenie prądu emisji.
Dodatkowo diament nie ulega degradacji w czasie pomiarów.
Jak powszechnie wiadomo przemysł, a szczególnie mikroelektronika, poszukuje ciągle nowych materiałów,
mających szczególne własności fizyczne. Do takich materiałów należy diament.
Materiał ten jest szerokopasmowym półprzewodnikiem i jest rozważany jako materiał laserujący
w obszarze fioletowym i niebieskim, co implikuje jego zastosowanie np. w telekomunikacji.
Warstwy diamentowe mogą mieć wiele zastosowań praktycznych począwszy od zastosowań w mechanice
(materiał ścierny, polerujący i tnący), do pokryć diamentowych materiałów znajdujących się w
agresywnym chemicznie środowisku. Obiecujące są potencjalne zastosowania diamentu jako materiału
odprowadzającego ciepło z układów elektronicznych.
Spektrometry EPR
Spektrometr EPR znajdujacy sie w naszym Instytucie jest wypo?yczony z TU Darmstadt w ramach współpracy prof. Franza Fujary z dr W3odzimierzem Masierakiem i prof. Kazimierzem Fabisiakiem.
W skład aparatury badawczej będącej na wyposażeniu Instytutu Fizyki wchodzą:
1. Spektrometr EPR na pasmo X firmy Varian
2. Spektrometr EPR na pasmo Q firmy Radiopan
Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny (EPR - Electron Paramagnetic Resonance) odgrywa ważną rolę w badaniach ciał krystalicznych, w szczególności półprzewodników,
badaniach chemicznych oraz biologicznych.
Warto nadmienić, że najmniejsza dawka paramagnetyku niezbędna do zaobserwowania
efektu rezonansu wynosi ok. 10-11g, co w porównaniu z innymi metodami otwiera szerokie pole dla zastosowań.
W przypadku ciał stałych EPR stosowany jest do określania koncentracji defektów paramagnetycznych,
związanych z niedoskonałościami sieci krystalicznej (zerwane wiązania, luki, domieszki).
Technika ta pozwala również na określenie symetrii sieci krystalicznej, a konkretniej symetrii sieci
w pobliżu defektu.
Ostatnio obserwuje się wzmożone badania metali techniką EPR.
W przypadku badań chemicznych korzysta się z techniki EPR do rejestracji tzw. wolnych rodników
oraz ich roli w przebiegu reakcji chemicznych.
Atrakcyjnie wyglądają również badania żywych tkanek prowadzone techniką EPR,
ponieważ procesy fizjologiczne przebiegają przy obecności wolnych rodników,
które można monitorować tą techniką.
Wymienione spektrometry różnią się częstością pracy;
pierwszy z nich pracuje na częstości 9 GHz drugi zaś przy częstości ok. 36 GHz,
co oznacza, że zjawiska rezonansu zachodzą w diametralnie różnych polach magnetycznych,
co z kolei pozwala na bardzo szczegółowe i pełne badania.
Należy podkreślić w tym miejscu, że niezmiernie rzadko (nawet w skali europejskiej)
można znalezć dwa spektrometry tego typu pracujące w jednym laboratorium.
Spektrometr NMR
Stanowisko NMR zostało przekazane w użytkowanie dzieki uprzejmości Collegium Medicum UMK.
Mikroskop Elektronowy - Jeol 820 SEM
Mikroskop elektronowy.
Dyfraktrometr Rentgenowski
Dron 4
Napylarka
Pomiary elektryczne
Aparatura ta umożliwia wykonywanie ró?nych badan z zakresu fizyki ciała stałego.
Uprzejmie informuję, że egzamin poprawkowy z Fizyki Fazy Skondensowanej oraz zaliczenie z wykładu "Optical Solid State Spectroscopy" odbędzie się 14 września 2010 r. o godz. 13.00 w sali 9.
Andrzej Suchocki
W związku z kolizją terminu egzaminu poprawkowego z Mechaniki kwantowej, proszę zainteresowane osoby o kontakt w dniu 9 września o godz. 12.30 (przed egzaminem Fizyki statystycznej). Czekam w pokoju 201.
Egzamin poprawkowy z fizyki statystycznej odbedzie sie 9.09 o 13:00 w sali 8. Panow Lewickiego i Pająka proszę o mailowe potwierdzenie obecności (bogus@ifpan.edu.pl).
Piotr Boguslawski
Uprzejmie informuję, w dodatkowym terminie egzamin z Fizyki Fazy Skondensowanej oraz zaliczenie wykładu "Optical Solid State Spectroscopy" w dniu 2 lipca 2010 zaliczył jedynie Pan Damian Kotoński.
W skład aparatury badawczej będącej na wyposażeniu Instytutu Fizyki wchodzą:
