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Focused Ion Beam Parameters for the Preparation of Oxidic Ceramic Materials
Advanced Engineering Materials ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-12-04 , DOI: 10.1002/adem.202001235 Nora Brachhold 1 , Harry Berek 1 , Jens Fruhstorfer 1 , Christos G. Aneziris 1
Advanced Engineering Materials ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-12-04 , DOI: 10.1002/adem.202001235 Nora Brachhold 1 , Harry Berek 1 , Jens Fruhstorfer 1 , Christos G. Aneziris 1
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The interaction of a Ga+ focused ion beam (FIB) with oxidic materials (mullite, alumina, titania, MgO‐partially stabilized ZrO2 (Mg‐PSZ), Y2O3‐partially stabilized ZrO2 (Y‐PSZ), MgO) is investigated to identify suitable parameters for sample preparation for surface‐sensitive analytical methods, e.g., electron backscatter diffraction (EBSD) by varying the parameters glancing angle and applied power. The statistical analysis shows that the influence of the FIB parameters on the surface quality corresponds well to the literature. The data yield that mild parameter levels reduce the surface damage and should be used for final preparation steps of oxides. Furthermore, correlations between the theoretical damage depth and observed EBSD data are only partly confirmed and other properties are relevant to understanding the materials' behavior. For Al2O3 and MgO, the theoretical damaging behavior corresponds well to the observed data. Mullite shows similar properties to alumina and magnesia and deviations are related to a possibly strong Ga+ implantation. Zirconia and titania interact strongly with the ion beam. ZrO2 shows a phase transformation due to heating and the stabilization of high‐temperature phases because of gallium oxide implantation. For TiO2, a strong surface amorphization is registered, which is related to preferential sputtering of oxygen and the existence of various oxidation states.
中文翻译：
聚焦离子束参数用于制备氧化陶瓷材料
Ga的相互作用+聚焦离子束（FIB）以氧化物材料（莫来石，氧化铝，二氧化钛，氧化镁，部分稳定化的ZrO 2（MG-PSZ），Y 2 ö 3 -partially稳定的ZrO 2（Y-PSZ），MgO）进行了研究，以确定适合表面敏感分析方法的样品制备参数，例如，通过改变参数掠射角度和施加功率来确定电子背散射衍射（EBSD）。统计分析表明，FIB参数对表面质量的影响与文献非常吻合。数据表明，适度的参数水平可减少表面损伤，应将其用于氧化物的最终制备步骤。此外，理论损伤深度与观察到的EBSD数据之间的相关性仅得到部分确认，其他属性与理解材料的行为有关。对于Al 2 O 3和MgO，理论上的破坏行为与观察到的数据非常吻合。莫来石显示出与氧化铝和氧化镁相似的性质，并且偏差与可能的强Ga +注入有关。氧化锆和二氧化钛与离子束强烈相互作用。由于氧化镓的注入，ZrO 2由于加热和高温相的稳定而显示出相变。对于TiO 2来说，表面的非晶化很强，这与氧气的优先溅射和各种氧化态的存在有关。
更新日期：2020-12-04
中文翻译：
聚焦离子束参数用于制备氧化陶瓷材料
Ga的相互作用+聚焦离子束（FIB）以氧化物材料（莫来石，氧化铝，二氧化钛，氧化镁，部分稳定化的ZrO 2（MG-PSZ），Y 2 ö 3 -partially稳定的ZrO 2（Y-PSZ），MgO）进行了研究，以确定适合表面敏感分析方法的样品制备参数，例如，通过改变参数掠射角度和施加功率来确定电子背散射衍射（EBSD）。统计分析表明，FIB参数对表面质量的影响与文献非常吻合。数据表明，适度的参数水平可减少表面损伤，应将其用于氧化物的最终制备步骤。此外，理论损伤深度与观察到的EBSD数据之间的相关性仅得到部分确认，其他属性与理解材料的行为有关。对于Al 2 O 3和MgO，理论上的破坏行为与观察到的数据非常吻合。莫来石显示出与氧化铝和氧化镁相似的性质，并且偏差与可能的强Ga +注入有关。氧化锆和二氧化钛与离子束强烈相互作用。由于氧化镓的注入，ZrO 2由于加热和高温相的稳定而显示出相变。对于TiO 2来说，表面的非晶化很强，这与氧气的优先溅射和各种氧化态的存在有关。
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