Estudio de parámetros atómicos y moleculares en ... - FaMAF

____________ Capítulo 7: Determinación de Secciones Eficaces de Ionización en capas K para C, O, Si, Al y Ti
menores a 1 keV) se ve afectada fuertemente por la incerteza de este factor. Por otro lado, pequeñas
modificaciones en la distancia detector–muestra y en el área efectiva del detector pueden traer
aparejadas grandes incertezas en el valor del ángulo sólido. La gran complejidad experimental que
implica la medición de Q hace difícil evaluar la calidad de los modelos teóricos en base a
determinaciones experimentales. Es por ello que los datos experimentales que permiten corroborar la
validez de una teoría y/o fórmula empírica son bastante escasos. Una compilación de los datos
existentes para las secciones eficaces Q K de ionización de las capas K puede encontrarse en las
referencias (268) y (269). Si bien las secciones K vienen siendo estudiadas desde hace tiempo, existen
grandes discrepancias entre los datos experimentales de diferentes autores. Estas inconsistencias a
veces son mayores que las incertezas experimentales asociadas por cada autor.
En este capítulo, presentamos los resultados obtenidos en relación a la determinación
experimental de secciones eficaces de ionización de capas K en Al, Si y Ti a partir del análisis de
espectros de emisión de rayos x de películas correspondientes a dichos elementos y a los óxidos
asociados a ellos, para energías de incidencia entre 2,5 y 25 keV. Determinamos además, la sección
eficaz de ionización del oxígeno a partir de las películas correspondientes a los óxidos y la sección
eficaz del carbono a partir de la contribución del sustrato al espectro medido. Los espesores másicos
fueron caracterizados por reflectometría de rayos x y los espectros de emisión de rayos x fueron
procesados con el programa POEMA, a fin de tener en cuenta todos los efectos debidos a la presencia
del sustrato y de la capa delgada. Incorporamos además correcciones debidas a la presencia de una
capa de óxido superficial espontánea en las películas metálicas. Los resultados obtenidos fueron
comparados con otras determinaciones experimentales, teóricas y modelos semiempíricos disponibles
en la literatura.
7.2 Condiciones experimentales
Fabricamos películas delgadas de Si, SiO 2 , Al, Al 2 O 3 , Ti y TiO 2 sobre sustratos de grafito y de
silicio mediante el método de sputering (en el anexo II se da una descripción de dicha técnica) con un
espesor nominal de 10 nm. Para ello utilizamos el equipo perteneciente al Instituto de Física de la
Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS), descrito en la sección 3.1 del capítulo 3. Las
deposiciones de las capas del mismo tipo sobre los dos sustratos diferentes (grafito y silicio) fueron
realizadas de manera conjunta para asegurar homogeneidad en el espesor. La presión base utilizada fue
de 3x10 -8 Torr, mientras que la presión a la que se realizó la deposición osciló entre 2x10 -3 y 3x10 -3
Torr. El espesor nominal fue establecido como el producto de la tasa por el tiempo de deposición. La
tasa de deposición se determinó previamente a la fabricación de las películas realizando una
deposición del material de interés en un cristal de calibración y haciendo uso de la densidad nominal
del material a depositar. El resto de las condiciones experimentales utilizadas para la fabricación de las
películas se resumen en la tabla 7.1.
Los espectros de reflectometría de rayos x (XRR) fueron medidos a partir de las películas
depositadas sobre sustrato de silicio debido a que este sustrato, además de presentar baja rugosidad,
tiene un espesor relativamente pequeño (de aproximadamente 1 mm, a diferencia de espesor del
sustrato de carbono, que es de 5 mm), permitiendo una mejor alineación de la muestra en el equipo.
Para las mediciones se utilizó el difractómetro marca Shimadzu de la UFRGS (ver capítulo 3 para
mayores detalles del equipo) con una corriente de 40 mA y voltaje de 30 kV. Se realizaron dos
mediciones por capa delgada, una de ellas con el objetivo de determinar la posición del cero del
equipo, en el rango angular de -0,1° hasta 1,2° con pasos de 0,004° en 2θ, filtro de Al y tiempo por
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