Nanowires with finite radii formed in operating liquid metal ion sources (LMIS)

Pierre Joyes; Jean Van de Walle; René-Jean Tarento

doi:10.1016/j.crhy.2004.10.009

Physics/Solids, fluids: structure

Nanowires with finite radii formed in operating liquid metal ion sources (LMIS)
[Nanofils de rayon fini formés dans des sources à évaporation de champ en cours de fonctionnement.]

Présenté par : Jacques Friedel

Pierre Joyes ¹ ; Jean Van de Walle ¹ ; René-Jean Tarento ¹

¹ Laboratoire de physique des solides, Université Paris-Sud, bâtiment 510, 91405 Orsay, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 5 (2004) no. 8, pp. 933-939.

Résumé
Abstract

Les ions produits par évaporation de champ ont été analysés par spectrographie de masse. Les spectres présentent pour certains éléments des périodicités remarquables, c'est-à-dire des séries de pics équidistants séparés par un nombre d'atomes, ν, constant. Nous montrons que ces particules sont vraisemblablement produites à partir de jets terminés par un cylindre dont la section comporte ν atomes. Les ${Ge}_{6 m + 1}^{3 +}$ et ${Sn}_{6 m + 1}^{3 +}$ , avec $m = 3$ à 8, et les ${Ge}_{6 m + 4}^{3 +}$ , avec $m = 9$ à 14, observés proviendraient ainsi de jets avec $ν = 6$ . Nous examinons aussi le bismuth et l'or. Dans ce dernier cas, le modèle permet d'interpréter la présence encore inexpliquée de l'ion ${Au}_{8}^{3 +}$ .

For some elements such as germanium or tin, the mass spectra of ions emitted by liquid metal ion sources (LMIS) exhibit periodicities, i.e. series of equidistant peaks with an increase, ν, in the number of atoms between two peaks. We attribute it to the existence of jets in operating LMIS, the upper part of them being cylinders with ν-atom sections. The ${Ge}_{6 m + 1}^{3 +}$ and ${Sn}_{6 m + 1}^{3 +}$ , $m = 3$ to 8, and ${Ge}_{6 m + 4}^{3 +}$ , $m = 9$ to 14, observed ions can be explained by this mechanism, here $ν = 6$ . We extend this mechanism to bismuth and gold and, in this last case, it allows the interpretation of a yet unexplained ${Au}_{8}^{3 +}$ ion.

Reçu le : 2004-04-12
Accepté le : 2004-07-20
Publié le : 2004-10-01

DOI : 10.1016/j.crhy.2004.10.009

Keywords: Liquid metal ion source, Nanowire, Finite radius, Mass spectrum, Two-dimension jellium
Mot clés : Source à évaporation de champ, Nanofils, Rayon fini, Spectre de masse, Jellium à deux dimensions

Affiliations des auteurs :

Pierre Joyes ¹ ; Jean Van de Walle ¹ ; René-Jean Tarento ¹

¹ Laboratoire de physique des solides, Université Paris-Sud, bâtiment 510, 91405 Orsay, France

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Pierre Joyes; Jean Van de Walle; René-Jean Tarento. Nanowires with finite radii formed in operating liquid metal ion sources (LMIS). Comptes Rendus. Physique, Volume 5 (2004) no. 8, pp. 933-939. doi : 10.1016/j.crhy.2004.10.009. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2004.10.009/

Bibliographie
Cité par

[1] S. Iijima Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, Volume 354 (1991), pp. 56-58

[2] Y. Kondo; K. Takayanagi Synthesis and characterization of helical multi-shell gold nanowires, Science, Volume 289 (2000), pp. 606-608

[3] H. Ohnishi; Y. Kondo; K. Takayanagi Quantized conductance through individual rows of suspended gold atoms, Nature, Volume 395 (1998), pp. 780-783

[4] Y. Oshima; H. Koizumi; K. Mouri; H. Hirayama; K. Takayanagi; Y. Kondo Evidence of single-wall platinum nanotube, Phys. Rev. B, Volume 65 (2002), pp. 121401-121404

[5] M. Kociak; O. Stéphan; L. Henrard; V. Charbois; A. Rotschild; R. Tenne; C. Colliex Experimental evidence of surface-plasmon coupling in Anisotropic Hollow Nanoparticles, Phys. Rev. Lett., Volume 87 (2001), pp. 75501-75504

[6] A. Loiseau; F. Willaime; N. Demoncy; G. Hug; H. Pascard Boron nitride nanotubes with reduced numbers of layers synthetized by arc discharge, Phys. Rev. Lett., Volume 76 (1996), pp. 4737-4740

[7] Y. Naitoh; K. Takayanagi; Y. Oshima; H. Hirayama Simultaneous STL and UHV electron microscope observation of silicon nanowires extracted from Si(111) surface, J. Electron Microsc., Volume 49 (2000), pp. 211-216

[8] G. Benassayag; P. Sudraud; B. Jouffrey In situ high voltage TEM observation of an electrohydrodynamic (EHD) ion source, Ultramicroscopy, Volume 16 (1985), pp. 1-8

[9] D.R. Kingham; L.W. Swanson Shape of a liquid metal ion source, Appl. Phys. A, Volume 34 (1984), pp. 123-132

[10] G. Forbes Understanding how the liquid metal ion sources works, Vacuum, Volume 48 (1997), pp. 85-97

[11] T.T. Tsong Field ion image, Surf. Sci., Volume 70 (1978), pp. 211-233

[12] N.D. Bhaskar; R.P. Frueholz; C.M. Klimcak; R.A. Cook Evidence of electronic shell structure in ${Rb}_{N}^{+}$ ( $N = 1$ –100) produced in a liquid–metal ion source, Phys. Rev. B, Volume 36 (1987), pp. 4418-4421

[13] J. Van de Walle; P. Joyes Périodicités remarquables (modulo 4 ou 6) dans les stabilités d'amas de carbone et d'étain, J. Phys. Paris, Volume 46 (1985), pp. 1223-1226

[14] J. Van de Walle; P. Joyes Remarkable periodicity of ${Ge}_{n}^{p +}$ ions ( $n / p ≲ 25$ , $1 ⩽ p ⩽ 4$ ) formed by the liquid–metal ion-source technique, Phys. Rev. B, Volume 32 (1985), pp. 8381-8383

[15] J. Van de Walle; P. Joyes Study of ${Bi}_{n}^{p +}$ ions formed in liquid–metal ion sources, Phys. Rev. B, Volume 35 (1987), pp. 5509-5513

[16] P. Joyes; J. Van de Walle Sur la distribution énergétique des ions moléculaires produits par évaporation de champ à partir de pointes liquides, J. Phys. Paris, Volume 47 (1986), pp. 821-827

[17] V.K. Medvedev; V.I. Chernyi; N.N. Popovitch Angular and energy distribution of ions emitted from a GaIn liquid alloy ion source, J. Vac. Sci. Technol. B, Volume 11 (1993), pp. 523-526

[18] J.M. Hunter; J.L. Fye; M.F. Jarrold; J.E. Bower Structural transitions in size-selected germanium cluster ions, Phys. Rev. Lett., Volume 73 (1994), pp. 2063-2066

[19] A.A. Shvartsburg; M.F. Jarrold Tin clusters adopt prolate geometries, Phys. Rev. A, Volume 60 (1999), pp. 1235-1239

[20] J.L. Elkind; J.M. Alford; F.D. Weiss; R.T. Laaksonen; R.E. Smalley FT-ICR probes of silicon cluster chemistry: the special behaviour of ${Si}_{39}^{+}$ , J. Chem. Phys., Volume 87 (1987), pp. 2397-2399

[21] J.C. Phillips Morphology of medium-size silicon clusters, J. Chem. Phys., Volume 88 (1988), pp. 2090-2091

[22] D.A. Jelski; Z.C. Whu; T.F. George Large silicon clusters: confirmation of Philipps' conjecture, Chem. Phys. Lett., Volume 150 (1988), pp. 447-451

[23] K.M. Ho; A.A. Shwartsburg; B. Pan; Z.Y. Lu; C.Z. Wang; J.G. Wacker; J.L. Fye; M.F. Jarrold Structures of medium-sized silicon clusters, Nature, Volume 392 (1998), pp. 582-585

[24] P. Sudraud; C. Colliex; J. Van de Walle Energy distribution of EHD emitted gold ions, J. Phys. Paris, Volume 40 (1979), p. L207-L211

[25] G. Benassayag, Thèse, Université Paul Sabatier Toulouse, 1984

[26] I. Katakuse; T. Ichihara; Y. Fujita; T. Matsuo; T. Sakurai; H. Matsuda Mass distributions of negative cluster ions of copper, silver and gold, Int. J. Mass Spectrom., Volume 74 (1986), pp. 33-41

[27] W.D. Knight; K. Clemenger; W.A. de Heer; W.A. Saunders; M.Y. Chou; M.L. Cohen Electronic shell structure and abundances of sodium clusters, Phys. Rev. Lett., Volume 52 (1984), pp. 2141-2143

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