Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 2002
Programm und Abstracts der Sitzung O 13

CO Adsorption auf Übergangsmetallen - eine Dichtefunktionaltheoriestudie

•Marek Gajdos, Andreas Eichler und Jürgen Hafner
Institut für Materialphysik und Center for Computational Materials Science, Universität Wien

Ein in der Literatur vielzitiertes Versagen von Dichtefunktionaltheorie (DFT) Rechnungen ist die Favorisierung des Loch- und Brückenplatzes gegenüber dem on-top Platz für CO Adsorption auf Pt(111). Inhalt dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, ob dieses System ein einmaliges und pathologisches ist, oder ob Präferenzen (Adsorptionsenergieunterschiede) für bestimmte Adsorptionsplätze von CO generell ein Problem für DFT darstellen. Für diese Studie wurden Adsorptionsenergien und Geometrien für CO auf den Metallen Co, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Ag, Ir, Pt und Au in verschiedenen Hochsymmetriepositionen mithilfe des Vienna ab-initio Simulation Packages (VASP) berechnet. Trends für Bindungsenergien und Adsorptionsgeometrien werden analysiert und charakterisiert. Weiters wurde der Einfluss unterschiedlicher Gradientenkorrekturen untersucht.

NO adsorption on Pt(111) studied by high resolution x-ray photoelectron spectroscopy

•Junfa Zhu, Martin Kinne, Thomas Fuhrmann, Reinhard Denecke und Hans-Peter Steinrück
Physikalische Chemie II, Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstraße, D-91058 Erlangen

The adsorption and subsequent desorption of NO on the Pt(111) surface has been studied using high-resolution x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and temperature-programmed XPS. With the use of synchrotron radiation and supersonic molecular beam techniques, in-situ observations of the adsorption and desorption processes of NO have been performed. They clearly show that NO is adsorbed molecularly on the surface at 100 K. Depending on the NO coverage and surface temperature, the evolution of NO adsorbed on the different sites has been observed by O 1s and N 1s core level spectra. The results are discussed and compared with previous reports, which were investigated by other surface techniques. (Gefördert durch die DFG, Projekt Ste620/4-1)

Einfluß von H und CO Verunreingungen auf die Adsorption von Xe auf Pd(111)

•Thomas Brandstetter, Junfa Zhu, Heinz Ellmer, Hans Malissa, Dieter Semrad, Michael Hohage und Peter Zeppenfeld
Institut für Experimentalphysik, Abteilung Atom- und Oberflächenphysik, Johannes Kepler Universität Linz

Die Adsorption von Xe auf Pd(111) wurde mit Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED) und thermischer Desorptionsspektroskopie (TPD) untersucht. Dabei wurde in Abhängigkeit von Xe-Bedeckung und Probentemperatur verschiedene auf der (Ö3×Ö3) basierende Phasen identifiziert. Die von Hilgers et al.[1] berichteten kommensurablen (Ö7×Ö7) R19.2^° und ([Ö19]×[Ö19]) R23.5^° Phasen wurden dagegen auf der sauberen Pd(111) Oberfläche nicht beobachtet. Stattdessen können kleine Verunreinigungen von CO und H₂ diese Überstrukturen induzieren. So führt die Vorbelegung von Pd(111) mit 0.1L CO bei 62K zur Ausbildung einer (Ö7×Ö7) Überstruktur der Xe-Lage, während nach Vorbelegung mit 0.1L H₂bei 62K eine ([Ö19]×[Ö19]) Überstruktur beobachtet wird. Der gravierende Einfluß von CO wird ebenfalls durch ein geändertes Xe-Desorptionsverhalten bestätigt. Die Desorptionsspektren zeigen deutlich veränderte Bindungsverhältnisse, sowohl was die Bindungsenergie zum Substrat als auch die laterale Wechselwirkung zwischen den Xe-Atome betrifft.

[1] G.Hilgers, M. Potthoff, N. Müller und U. Heinzmann, Surf. Sci. 322 (1995) 207

Infrarot-Transmission und Infrarot-Reflektion von CO auf ultradünnen Fe-Filmen unterschiedlicher Morphologie

•A. Priebe, G. Fahsold, M. Ziegler und A. Pucci
Kirchhoff-Institut für Physik, Universität Heidelberg, Albert-Ueberle-Str. 3-5, D-69120 Heidelberg

Wir untersuchten die Abhängigkeit der Infrarot(IR)-Absorption der CO Streckschwingung auf unterschiedlichen möglichst glatten Fe-Filmen auf MgO(001). Sowohl die Signalform als auch die Signalgröße wurde in Transmission und in Reflektion mit p-polarisiertem IR-Licht untersucht. Aus dem Vergleich der CO Adsorbatspektren auf Fe Filmen, welche unterschiedlich präpariert wurden, kann gezeigt werden, daß die asymmetrische Linienform nur in der Suszeptibilitätskomponente parallel zur Oberfläche auftritt. Die gemessene Änderung der Signalform in Abhängigkeit zu der Fe-Dicke können wir theoretisch beschreiben.

Energiedissipation bei der Chemisorption atomaren Wasserstoffs auf Al(111)-Oberflächen: Analyse der elektronischen Struktur

•Michael Lindenblatt und Eckhard Pehlke
Fachbereich Physik, Universität Essen, 45117 Essen

Die Energiedissipationsmechanismen bei exothermen chemischen Reaktionen von Atomen und Molekülen mit Festkörperoberflächen sind quantitativ noch ungeklärt. Nicht-adiabatische Effekte, wie Chemolumineszenz und Exoelektronenemission, sind beobachtet und theoretisch durch Übergänge zwischen angeregten und Grundzustands-Born-Oppenheimer-Flächen beschrieben worden [1]. H. Nienhaus et al. [2] konnten nicht-adiabatische Prozesse bei der Chemisorption atomaren Wasserstoffs auf Metalloberflächen durch die Detektion des Chemostroms nachweisen. In diesem Fall kann die Elektron-Loch-Anregung ggf. eher als elektronische Störung der Festkörperelektronen durch das zeitabhängige Störpotential des Wasserstoffatoms, d. h. als elektronische Reibung, verstanden werden. Zur Analyse des Mechanismus der Elektron-Loch-Anregung haben wir Spindichtefunktional-Rechnungen des elektronischen Grundzustands als Funktion des Abstands des Wasserstoffatoms von der Oberfläche durchgeführt. Die auf das H-Atom projizierten Zustandsdichten werden im Rahmen des Newns-Anderson-Modells interpretiert.

[1] T. Greber, Surf. Sci. Rep. 28, 1 (1997).

[2] H. Nienhaus et al., Phys. Rev. Lett. 82, 446 (1999).

Untersuchungen an Subsurface Sauerstoff-Rhodium (110) System

•Bolormaa Sanduijav und Manfred Neumann
FB Physik , Uni Osnabrück

Rhodium ist einer der vielseitigen industriell angewandten Metallkatalysatoren. Bei vielen katalytischen Reaktionen ist Sauerstoff ein wesentlicher Bestandteil. Es ist deshalb wichtig, die Wechselwirkungen zwischen Rhodium und subsurface Sauerstoff genauer zu untersuchen. Mit Thermo-Desorptions-Spektroskopie wurde subsurface Sauerstoff bei hohen Temperaturen beobachtet. In diesem Beitrag werden STM und XPS Untersuchungen präsentiert.

Ethylen und Sauerstoff auf rauen Cu-Filmen untersucht mit IR- und Raman-Spektroskopie

•M. Sinther¹, C. Siemes², A. Bruckbauer², A. Otto² und A. Pucci^1
2Institut für Physik der kondensierten Materie, Universität Düsseldorf, Universitätsstr. 1, D-40225 Düsseldorf
¹Kirchhoff-Institut für Physik, Universität Heidelberg, Albert-Ueberle-Str. 3-5, D-69120 Heidelberg

Oberflächenverstärkte Linien von Ethylen auf kryokondensierten Kupferfilmen auf KBr in Infrarot-Transmission (IRT) treten bei den Frequenzen der infrarotaktiven Moden und, aufgrund eines first layer effects, auch bei denen der oberflächenverstärkten Ramanmoden (RM) auf. Die Auswahl der Moden erfolgt durch dynamischen Elektronentransfer. Sauerstoff-vorbegaste raue Kupferfilme auf KBr zeigen in IRT Ethylenspezies mit verschobenen oberflächenverstärkten RM und unverschobenen infrarotaktiven Banden, während die Ramanspektren von Ethylen auf sauerstoffbegasten atomar rauen Cu-Filmen nur die unverschobenen Multilagen-RM zeigen. Dies kann durch die in IRT und Ramanspektroskopie unterschiedlichen Beiträge der Elektron-Photon-Kopplung im Inneren und an der Oberfläche eindeutig erklärt werden. Die Verschiebung der oberflächenverstärkten RM in IRT hängt vermutlich mit der aufgrund der besonderen Rauhigkeit der Cu-Filme auf KBr-Einkristallen erleichterten Oxidation zusammen.

Die Wechselwirkung von Acetylen, Ethen und Benzol mit Pd(111) und der geordneten Pd₂Sn(111) Oberflächenlegierung

•Guido Hamm, Thomas Schmidt, Jürgen Breitbach, Dieter Franke, Conrad Becker und Klaus Wandelt
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Wegelerstr. 12, 53115 Bonn

Tempern von Sn-Multilagen auf Pd(111) führt zur Ausbildung einer geordneten Pd₂Sn(111) Oberflächenlegierung. Die Auswirkungen dieser gezielten strukturellen und chemischen Modifikation des Substrats auf die Adsorption von Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Komplexität, wurden mittels TDS, UPS, LEED und HREELS untersucht.

Benzol chemisorbiert auf der reinen Pd(111) Oberfläche unterhalb von 300K. Zwischen 300-500K desorbiert der größte Teil des adsorbierten Benzols, während ein kleiner Anteil zu CCH dehydriert wird. Auf der Legierung kommt es hingegen lediglich zur Physisorption von Benzol. Die Adsorption von Ethen erfolgt auf Pd(111) teilreversibel. Unterhalb von 250K ähnelt die Ethen-Metall-Bindung einem Metallacyclopropan. Parallel zur Desorption zwischen 150-300K wird ein Teil des Ethens über einen dreistufigen Prozess in Ethylidin konvertiert. Auf der Legierung liegt Ethen als p-Spezies vor und es kann keine Ethylidin-Bildung festgestellt werden. Acetylen chemisorbiert auf beiden Oberflächen. Während die Molekülstruktur auf der reinen Oberfläche erhalten bleibt, kommt es auf der Legierung nach Adsorption zu einer strukturellen Umwandlung in Vinyliden. Die Trimerisierung zu Benzol und die Hydrierung von Acetylen zu Ethylidin sind Reaktionen die auf der reinen Pd(111) Oberfläche, nicht aber auf der Legierungsoberfläche zu beobachten sind.

In situ XPS-Untersuchungen zur aktivierten Adsorption von Methan auf Pt(111)

•Thomas Fuhrmann, Martin Kinne, Caroline Whelan, Reinhard Denecke und Hans-Peter Steinrück
Physikalische Chemie II, Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstr. 3, 91058 Erlangen

Bei Alkanen zeigt sich im Adsorptionsverhalten eine deutliche Abhängigkeit von der kinetischen Energie der auftreffenden Moleküle. Insbesondere für Methan wird aktivierte Adsorption beobachtet, d.h. der Haftfaktor hängt sehr stark von der kinetischen Energie der auftreffenden Moleküle ab. Eine wichtige Frage in diesem Zusammenhang ist die chemische Natur der entstehenden Spezies und insbesondere deren Abhängigkeit von der kinetischen Energie der Moleküle und der Anregung innerer Freiheitsgrade. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde die aktivierte Adsorption von Methan auf Pt(111) unter Verwendung eines neuen Versuchsaufbaus, der einen Überschall-Düsenstrahl mit höchstaufgelösten XPS Messungen bei BESSY II kombiniert, untersucht. Messungen mit einer kinetischen Energie von ca. 1eV bei einer Oberflächentemperatur von 100 K zeigen die Bildung einer einzelnen Spezies, die adsorbiertem CH₃ zugeordnet wird. Bei Heizen auf 500 K wird zunächst eine Reaktion zu einer neuen Spezies beobachtet, die dann vollständig dehydrogeniert. (Gefördert durch die DFG STE620/4-1)

Adsorption von Benzol auf TiO₂(110):Untersuchungen mit MIES und UPS

•O. Höfft¹, S. Krischok^1,2, O. Abou Helal¹, J. Günster², J. Stultz², P. S. Bagus², D. W. Goodman² und V. Kempter^1
1Institut für Physik und Physikalische Technologien, TU Clausthal, Leibnizstraße 4, 38678 Clausthal-Zellerfeld, Germany
²Dept. of Chemistry, Texas A&M University, College Station, TX 77843-3255, USA

Die Adsorption von Benzol auf metallischen Substraten wurde in der Vergangenheit ausführlich untersucht. Hier wird die Wechselwirkung von Benzol mit TiO₂(110)-Einkristalloberflächen untersucht. Zum Einsatz kamen die Valenzbandspektroskopien MIES und UPS(HeI). MIES/UPS liefern Informationen über die elektronische Struktur und die Austrittsarbeit. Die Änderung der Austrittsarbeit ist ein Maß für die Stärke der Benzol-Oberflächen-Wechselwirkung, da gleichzeitig bei der Verformung des Moleküls ein Dipol erzeugt wird. Mit MIES lassen sich dazu noch Aussagen über die Orientierung treffen.

Die Messungen legten besonderes Augenmerk auf die erste, chemisorbierte Lage. Dabei stellte sich heraus, daß der Benzolring parallel zur Oberfläche liegt und die Wasserstoffatome aus der Ringebene herausragen. Es konnten auch Informationen über die Orientierung der bei höherer Bedeckung gebildeten physisorbierten Lage gewonnen werden. Eine Auswertung der Austrittsarbeit zeigt, daß das induzierte Dipolmoment für metallische Oberflächen deutlich stärker ist als bei der TiO₂-Oberfläche.

Untersuchung der intermolekularen Wechselwirkung von organischen Molekülen auf Oberflächen

•Thorsten Wagner¹, Amin Bannani¹, Christian Bobisch¹, Meike Stöhr^1,2, Markus Gabriel¹ und Rolf Möller^1
1Universität Essen, Institut für Experimentelle Physik, Universitätsstr. 5, 45117 Essen
²Universität Basel, Institut für Physik, Klingelbergstr. 82, 4056 Basel, Schweiz

Die Wechselwirkung von Molekülen lässt sich exemplarisch auf im UHV präparierten Oberflächen mit den Mitteln der Rastertunnelmikroskopie studieren. In dem vorliegenden Fall wurden Submonolagen von C₆₀ und dem sogenannten Acetat-Clip vom Typ 4, der von der AG Kärner, Institut für organische Chemie an der Universität Essen synthetisiert wurde, durch Molekularstrahlepitaxie auf eine (111) orientierte Goldoberfläche aufgebracht. Ein Ergebnis der bisherigen Untersuchengen ist, dass beide Moleküle geordnete Strukturen auf dem Au(111)-Substrat ausbilden. Eine Komplexierung im Sinne eine Gast-Wirt-Systems, die in Lösung beobachtet wird, konnte nicht festgestellt werden. Allerdings wurde bisher das System nur für die Aufdampfsequenz C₆₀ - Acetat-Clip untersucht.

ESTABLISHING THE KINETICS OPTICAL PARAMETERS OF THE ORGANIC THIN FILMS

•Radu Todoran und Daniela Todoran
North University of Baia Mare, Romania

The paper present the determinations of some kinetic parameters that characterize the kinetics of the adsorption phenomenon of some organic xanthate molecule on the surface of some natural semiconductor mineral (galena, sphalerit) in order to understand the inward mechanism of this phenomenon. Among the methods of inquiry that allow kinetics determination in situ the optical ones were chosen relying on the change of the relative reflection of the liquid-mineral semiconductor interface, and permitting continuous inquires without disturbing the inward development of the processes. Into the computation, we took into the consideration the physical values which feature the roughness of the solid surface, the diffusion into liquid media and the energetic non-homegeneities of the surface. The Rs/Rp = f(q) characteristic helps us to establish the thickness of the adsorbed layer, as well as to determine the optical parameters of the thin film. Using the Kramers-Kronig formalism and with the aid of optical reflection spectra UV-VIS, we could calculate the following optical functions for the adsorption layers: the optical adsorption coefficient a; the refraction index n; the adsorption index k; the effective valence number nef; the real part e1 of the dielectric constant; the imaginary part e2 of the dielectric constant; the functions of the characteristic losses of the electrons -Ime-1 and -Im(1+e)-1; the effective dielectric constant eef ; the function e2E2.

Das Adsorptionsverhalten von Cyclopenten und Cyclohexen auf Sn/Pt(111)-Oberflächenlegierungen

•Jürgen Breitbach¹, Dieter Franke², Guido Hamm¹, Silke Reinhardt¹, Franziska Jäger¹, Conrad Becker¹ und Klaus Wandelt^1
1Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn, Wegelerstr. 12, 53115 Bonn
²Institut für Organische Chemie der Universität Bonn, Gerhard Domagk Straße 1, 53121 Bonn

Durch Tempern von Sn-Filmen auf Pt(111) im UHV kann eine (2×2)- bzw. eine (Ö3×Ö3)R30^°-Oberflächenlegierung hergestellt werden [1], wobei der Einfluß der Sn-Atome auf die Pt-Matrix überwiegend sterischer Natur ist. Mittels HREELS, UPS und TDS konnten frühere Untersuchungen bestätigt werden, wonach Cyclopenten und Cyclohexen bei einer Adsorptionstemperatur von 100 K auf der reinen Pt(111)-Oberfläche di-s-gebunden vorliegen. Das Einlegieren von Sn führt zu einer Schwächung der Bindung zwischen Adsorbat und Substrat.

Während das Erhitzen von Submonolagen der Adsorbate auf Pt(111) oberhalb von 250 K für beide Adsorbate die Dehydrierung zu intermediären Aromaten einleitet, erfolgt die Adsorption auf den beiden Legierungen vollständig reversibel. Als Grund dafür kommen eine Destabilisierung der Bindung der Dehydrierungsprodukte zum Substrat und eine damit einhergehende energetische Anhebung der Aromate über die Edukte, sowie das Fehlen der Übergangszustände in Frage: Die Abstraktion der aliphatischen Wasserstoffatome ist durch die eindotierten Sn-Atome sterisch blockiert.

[1] M.T. Paffett, R.G. Windham, Surface Science 208 (1989) 34.

Acrylonitrile on Si(001)-2X1 studied by scanning tunneling microscopy and synchrotron radiation electron spectroscopies

•Stefan Kubsky¹, Martin Kneppe², Ulrich Köhler², Fabrice Bournel¹, Georges Dufour¹, Jean-Jaques Gallet¹ und Francois Rochet^1
1Laboratoire de Chimie Physique, Matiere et Rayonnement, Universite Pierre et Marie Curie, Paris, France
²Experimentalphysik IV, Ruhr-Universität Bochum, Bochum,Germany

As the grafting of monomolecular organic layers on clean silicon surfaces opens the way to the creation of interesting nanostructures, the chemistry of various functionalities with Si(001) is now systematically studied. Here we examine the adsorption modes of H₂C = CH-C º N at 300 K, which should depend on the competition between the two functionalities and on their conjugation. To better understand such a complex system, we use scanning tunneling microscopy (STM) and synchrotron radiation electron spectroscopies in combination. X-ray photoemission and absorption spectroscopies show that the molecule chemisorbs non-dissociatively with a high sticking coefficient. X-ray absorption data strongly suggest that one of the major reaction products adopts a flat lying geometry, involving the bonding of the two outer skeleton atoms to two silicon dangling bonds. This bonding, allowed by conjugation, is directly confirmed by STM images obtained at low coverages, which, moreover, demonstrate that the molecule bridges two adjacent dimer rows, inducing a strong local dimer buckling.

SPA-LEED und STM-Untersuchungen zum Aufrauhen von Si(001) bei Sb-Adsorption

•R. Hild, P. Kury, Th. Grabosch und M. Horn-von Hoegen
Institut für Laser- und Plasmaphysik, Universität Essen, 45117 Essen

Um die größere Beweglichkeit der Defektelektronen in Ge bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ausnutzen zu können, ist man an glatten Ge-Filmen auf Si interessiert. Hierbei spielt Sb als Adsorbat eine besondere Rolle, da es als Surfactant wirkt und auf Si(111) ermöglicht, glatte Ge-Filme zu erzeugen[1]. Auf der technologisch relevanten Si(001)-Fläche glatte Ge-Schichten zu erzeugen, ist mit Sb als Surfactant bislang nicht möglich. Dies ist bereits durch die Morphologie der Si(001)-Fläche nach Sb-Adsorption bedingt. Die hier vorgestellten Untersuchungen mittels STM und hochauflösender Elektronenbeugunng (SPA-LEED) zeigen, daß die Oberfläche bei Adsorption von 1 ML Sb im Temperaturbereich von 400 ^°C bis 850 ^°C massiv aufrauht. Zu höheren Temperaturen wird die Rauhigkeit langwelliger, was verbunden ist mit einem Übergang von einer (2×n) zu einer (m×n) Überstruktur. Ursächlicher Mechanismus für das Aufrauhen ist eine "replacive adsorption", bei der adsorbierende Sb-Atome Si-Atome aus der Oberfläche verdrängen, wie es bereits für As beobachtet wurde[2].

[1] M. Horn-von Hoegen, Z. Kristallogr. 214 (1999), 39-64

[2] R.Tromp, Surf. Sci., 319, no. 1-2 (1994), 110-118

Adsorption of very heavy elements on metal surfaces

•Cristina Sarpe-Tudoran¹, Burkhard Fricke¹, Wolf-Dieter Sepp¹, Timo Jacob¹, Turgut Bastug² und Valeria Pershina^3
1Fachbereich Physik, Universität Kassel, Heinrich-Plett Straße 40, 34132 Kassel
²Dept. of Theoretical Physics, Australian National University, Canberra, ACT 0200, Australia
³GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung), 64291 Darmstadt

The adsorption of very heavy elements on different surfaces Pd,Pt and Au, has been studied using relativistic molecular cluster calculation. We present various potential energy curves which allow the determination of binding energies and distances. To determine the adsorption geometry the calculations were made for different distances and position of the ad-atom relative to the surfaces. The comparison with the experimental results is made for Hg. Predictions of the adsorption of superheavy elements are intended.

Effect of Substrate Roughness on Triple-point Dewetting of Molecular Hydrogen

•Jörg Angrik, Masoud Sohaili, Jürgen Klier und Paul Leiderer
Fakultät für Physik, Universität Konstanz, Postfach M676, D-78457 Konstanz

Triple-point dewetting is a well-known behaviour of molecular hydrogen and other noble gases on a solid substrate. This phenomenon always occurs at the bulk triple-point, T₃, of the respective adsorbant. While theoretical calculations, under certain conditions, predict complete wetting even at temperatures below T₃, up to now all experiments show dewetting. It is suspected that this is due to the roughness of the substrate. Obviously, adsorbed molecules exercise strains which are, in fact, induced due to the mismatch of the lattice constant of the substrate and the growing layers of the adsorbed materials. The micro-roughness of the substrate increases the strain of the adsorbed layers. This increased tension eventually leads to the growth of only a thin solid film at coexistence below T₃. A recent theoretical effort associated with this work implies the dominating role of roughness on triple-point dewetting. Here we present different ways to achieve smoother surfaces and discuss the experimental results of the adsorption behaviour of solid hydrogen on substrates with different roughness.

This work is supported by the DFG under grant Le 315/20.

Relativistische Berechnung von Oberflächenadsorptionen unter Verwendung eines Einbettungsverfahrens

•Timo Jacob¹, Burkhard Fricke¹, Josef Anton¹, Cristina Sarpe-Tudoran¹, Wolf-Dieter Sepp¹, Stefan Fritzsche¹ und Turgut Bastug^2
1Fachbereich Physik, Universität Kassel, Heinrich-Plett-Straße 40, 34132 Kassel
²Dept. of Theoretical Physics, Australian National University, Canberra, ACT 0200, Australia

Basierend auf relativistischen Dichtefunktionalrechnungen wurde ein Einbettungsverfahren zur Simulation von Oberflächen oder Festkörpern entwickelt. Dabei wird ein endlicher Cluster in eine Umgebung eingebettet, wodurch unerwünschte Randeffekte kompensiert werden. Angewandt wurde das Verfahren auf die homoatomaren Adsorptionen von Al an Al(100) und Cu an Cu(100). Dazu wurden zunächst sehr umfangreiche Konvergenzuntersuchungen ohne Umgebung durchgeführt und daraufhin einige der berechneten Cluster in die Umgebung eingebettet. Es konnte gezeigt werden, daß durch diese Methode der Cluster sich annähernd wie ein Ausschnitt aus einem unendlichen System verhält und sich die Werte für Bindungsenergie und Bindungsabstand der auskonvergierten, reinen Clusterrechnungen reproduzieren lassen. Auch zeigt der Vergleich mit festkörpertheoretischen Rechnungen eine gute Übereinstimmung.

Non-Wetting and Thin-Film State of Liquid ⁴He on Cs and Rb

•Jürgen Klier^1,2, Valentin Iov¹, Paul Leiderer¹ und Adrian Wyatt^2
2Department of Physics, University of Exeter, Exeter, EX4 4QL, UK
¹Universität Konstanz, Fachbereich Physik, Fach M676, 78457 Konstanz; Germany

It was theoretically predicted that the alkali metals Cs and Rb are the only surfaces non-wetted by superfluid ⁴He below a certain temperature. This was experimentally proven for the He-Cs system. Using the photoelectron tunneling method we have sensitively measured the growth of the non-wetting thin-film state of ⁴He on a quench-condensed Cs surface. It turns out that far from coexistence there is little adsorption of helium. In contrast, close to coexistence a rapid growth up to two monolayers of helium is observed, but the surface is still non-wet under the usual convention. We interpret this behaviour on the basis of 2-dimensional gas-liquid film and discuss the phase diagram in the non-wetting regime. After Cs, Rb is the next weakest binding substrate for ⁴He. The wetting temperature has been found to be close to zero or pre-wetting continues down to T = 0. However, theory predicts T_w = 1.3K. We have measured the flow of liquid ⁴He over a pure Rb and oxidised Rb surface. For the pure Rb non-wetting of ⁴He is observed and the non-wetting thin-film state is about 0.3 monolayer thick and superfluid. We show that T_w is greater than 300mK. For the oxidised Rb complete wetting is observed.

This work is supported by the DFG under grant Kl 1186/1.

The T₃-Wetting Dependency of H₂-D₂ Thin Films on their Species Concentration

•Masoud Sohaili, Stefan Tibus, Jürgen Klier und Paul Leiderer
Fakultät für Physik, Universität Konstanz, Postfach M676, D-78457 Konstanz

Triple-point wetting is a well known phenomenon of many simple adsorbates on solid substrates. It implies that in the liquid phase above the triple-point temperature, T₃, complete wetting with the formation of arbitrarily thick films is observed, whereas below T₃ only a few monolayers of the solid phase are thermodynamically stable at saturated vapour pressure. This behaviour is also observed if one preplates the substrate in order to reduce the substrate strength, a result which is inconsistent with theoretical expectation. In this work we in particular investigate the adsorption behaviour and triple-point wetting of H₂-D₂-mixtures depending on the concentration ration of its species. With respect to the data presented here, we will discuss new aspects in comparison with systems like H₂/Ar, H₂/CH₄, where Ar and CH₄ are used as a preplating material. The results imply tendency towards partial mixing of the H₂ and D₂ molecules and the existence of an effective triple-point dependence on concentrations. Considering the persisting triple-point dewetting behaviour for all systems studied so far infers that the present theoretical picture of this effect is incomplete.

This work is supported by the DFG under grant Le 315/20.

Single Molecule Vibrational Spectroscopy.

•J.I. Pascual, Z. Song, J.J. Jackiw, G. Ceballos, H. Conrad und H.-P. Rust
Fritz-Haber-Institut der Max-Planck Gesellschaft, Faradayweg 4-6, Berlin 14195, Germany

Inelastic scanning tunneling spectroscopy (ISTS) is able to resolve at the single molecular level either internal or external vibrational modes of an adsorbed molecule. Here, we will review our recent results on ISTS, and the information they provide about the excitation mechanisms. We persecute modifications in the vibrational spectra as a function of the adsorption state, local site, adsorbate-adsorbate interaction, and adsorption geometry and orientation, which are described by changes in the line-shape, the position, and even in the observation of initially non-active modes.

Study of the evolution of the adsorption layer at the sulphurous mineral surface using the luminescence radiation

•Radu Todoran und Daniela Todoran
North University of Baia Mare, Romania

The study of the adsorption phenomena and of the possibilities to modify them plays an important role in the research of the flotation process of ores.The paper shows continuous determinations of the luminescence variation provoked by the excitement of the layer adsorbed at the interface of the xanthate solution and the sulphurous ore surface. When using the same laser source of excitement, the variation of luminescence could be explained by the presence of a certain number of molecules which become deenergized, thus generating the luminescence radiation. The presence of a different number of xanthate molecules at the interface is connected to the evolution of the adsorption layer. The continuous monitoring during the adsorption process allows of the evaluation of the kinetics of this process by in situ measurements which in its turns allows of a better approach to the evolution and achievement of the adsorption layer.

X ray studies of the surfaces of metal electrodes in electrolyte

•Frank Renner¹, Tien Lin Lee¹, Samantha Warren¹, Jose Angel Martin Gago², Francesco Borgatti³, Roberto Felici³ und Jorg Zegenhagen^1
1ESRF BP220 38043 Grenoble
²ICMM CSIC 28049 Madrid
³INFM OGG BP220 38043 Grenoble

On a conducting (metal or semiconductor) surface in contact with electrolyte it is possible to control the surface chemical potential via the electrical potential applied to the sample. Thus adsorption and desorption processes as as well as structural changes of the bare crystal surfaces can be initiated close to or far from equilibrium depending on the choice of potential. At the x-ray standing Waves surface science beamline ID32 at the ESRF we are studying these phenomena with newly developed electrochemical cells in situ with x-ray diffraction and x-ray standing waves. We will present results for potential induced structural changes for Sulfur and Thiol adlayers on different low indexed gold surfaces observed by x-ray diffraction. Such Thiol adlayers on metals are important because of their potential technological applications e.g. as corrosion inhibitors. We could trace the response of the substrate surface upon potential controlled adsorption/desorption of the adlayers. Furthermore we will discuss first results on the early stages of corrosion of metal alloys.

LEED und Helium-Atomstrahlstreuung in Kombination: direkter Nachweis einer elektronenstrahlinduzierten Phasenumwandlung im Adsorptionssystem H₂O/NaCl(100)

Y. Suchorski¹, J.P. Toennies², F. Traeger², •J. Vogt^1,3 und H. Weiss^1
1Chemisches Institut der Otto-von-Guericke-Universität, 39106 Magdeburg
²Max-Planck-Institut für Strömungsforschung, 37073 Göttingen
³Institut für Physikalische Chemie der Universität Hannover, 30167 Hannover

Im Adsorptionssystem Wasser/NaCl(100) wurde die Gittersymmetrie der geordneten 2D-Phase bisher kontrovers diskutiert. Während mit Helium-Atomstrahl-Streuung eine (1×1)-Struktur beobachtet wurde [1], wiesen LEED-Experimente dem Wasseradsorbat eine c(4×2)-Symmetrie zu [2]. Durch die Kombination beider Methoden konnte nun direkt nachgewiesen werden, daß die c(4×2)-Phase auf NaCl-Einkristallen durch niederenergetische Elektronen erst induziert wird. Energie- und Dosisabhängigkeit der elektronenstrahlinduzierten Phasenumwandlung sowie die Druck- und Temperaturbedingungen, unter denen die c(4×2)-Struktur auf der NaCl-Oberfläche existent bleibt, werden diskutiert.

[1] L. W. Bruch, A. Glebov, J. P. Toennies, H. Weiss, J. Chem. Phys. 103 (1995) 5109

[2] S. Fölsch, A. Stock, M. Henzler, Surf. Sci. 264 (1992) 65

Quasiparticle band structure and optical spectrum of the LiF(001) surface

•Neng-Ping Wang, Michael Rohlfing, Peter Krüger und Johannes Pollmann
Institut für Festkörpertheorie, Universität Münster, Wilhelm-Klemm-Straße 10, 48149 Münster

This work deals with the quasiparticle band structure and optical excitation of the LiF(001) surface. First, we calculate the ground state geometry of the surface using density-functional theory within the local-density approximation (LDA). Then, applying the GW approximation for the self-energy, we calculate the quasiparticle band structure. For the dielectric screening, both the random-phase approximation and a model dielectric function are used, both giving essentially the same results. The obtained energy gap for the surface is found to be 6 eV larger than the LDA energy gap. We have also found a considerable surface core-level shift of the Li 1s state. Finally, we take into account the electron-hole interaction and solve the Bethe-Salpeter equation for the two-particle Green's function. This allows us to investigate the optical absorption spectrum. The calculated spectrum of bulk LiF, which is dominated by a strong exciton peak at 12.5 eV, is in very good agreement with experiment. Calculations for excitonic effects at the LiF surface are in progress.

Grenzflächen- und Oberflächenzustände adsorbatbedeckter (111)-Edelmetalloberflächen

•Frank Forster¹, Georg Nicolay¹, Friedrich Th. Reinert¹, Dirk Ehm¹, Stefan Schmidt¹, Stefan Hüfner¹, Valeri G. Grigoryan² und Michael Springborg^2
1FR 7.2 Experimentalphysik, Universität des Saarlandes, 66041 Saarbrücken
²FR 8.13 Physikalische Chemie, Universität des Saarlandes, 66041 Saarbrücken

Unter gewissen Voraussetzungen sind Oberflächenzustände eine empfindliche Sonde für die Untersuchung von Adsorbat-Oberflächenwechselwirkungen. Am Beispiel ausgewählter Modellsysteme, z. B. Edelgase auf (111)-Edelmetalloberflächen, soll demonstriert werden, dass hochauflösende Photoelektronenspektroskopie in der Lage ist, charakteristische Unterschiede in der elektronischen Struktur des L-Gap-Oberflächen- oder vielleicht besser Grenzflächenzustandes zu untersuchen. So lässt sich nicht nur eine Verschiebung des gesamten Bandes, sondern auch ein Einfluss auf die mit dem elektrischen Potenzial verküpften Spin-Bahn-Aufspaltung und die Linienform erkennen. Es soll weiterhin untersucht werden, inwieweit die beobachteten Veränderungen durch Dichtefunktionalrechnungen beschrieben werden können.

Ladungsdichtewellen im Kristall-Sandwich: Auf der Suche nach Fermiflächen-Nesting in quasi-zweidimensionalen Systemen

•Kai Rossnagel, Lutz Kipp und Michael Skibowski
Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Kiel, Olshausenstr. 40, D-24118 Kiel

In vielen niedrigdimensionalen Systemen führt die Elektron-Phonon-Wechselwirkung zu einem neuen Grundzustand: der Ladungsdichtewelle. Deren Auftreten kann in eindimensionalen Metallen durch das sogenannte Fermiflächen-Nesting hinreichend erklärt werden. In quasi-zweidimensionalen Systemen, wie z.B. den Übergangsmetall-Dichalkogeniden, ist die Anwendbarkeit dieser einfachen Modellvorstellung dagegen nicht so offensichtlich. Am Beispiel der Schichtkristalle 2H-NbSe₂ und 1T-TiSe₂ untersuchen wir mit winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie die elektronische Struktur nahe der Fermi-Energie im Temperaturbereich der Ladungsdichtewellen-Phasenübergänge (T_C = 35 K bzw. T_C = 200 K). Unsere Photoemissionsdaten liefern keine klaren Hinweise auf Fermiflächen-Nesting als den treibenden Ladungsdichtewellen-Mechanismus in diesen Materialien. Statt dessen diskutieren wir unsere Ergebnisse im Rahmen verschiedener Modelle wie Sattelpunkt-Mechanismus, verstärkte Metall-Metall-Bindung, exzitonischer Isolator oder bandartiger Jahn-Teller-Effekt.

Gefördert durch das BMBF unter den Projektnummern 05 SB8FKB und 05 SKS1FKB.

Visualization of the Electronic Structure of Metal Surfaces with Scanning Tunneling Spectroscopy.

•J.I. Pascual, Z. Song, J.J. Jackiw, M. Hansmann, G. Ceballos, H. Conrad, K. Horn und H.-P. Rust
Fritz-Haber-Institut der Max-Planck Gesellschaft, Faradayweg 4-6, Berlin 14195, Germany

Using scanning tunneling spectroscopy at low temperature, we analyze the electronic structure of several metal surfaces, with an increasing level of complexity: from the (111) surfaces of noble metals, with isotropic s-p states, to anisotropic alloy surfaces like NiAl(110). We measure the energy dependence of spatial oscillations of the differential tunnel conductance in the proximity of scattering potentials, and make use of Fourier transformation of the real space data to represent the electronic states' topology for energies up to the vacuum level, and in the whole first-Brillouin zone. In this way, we have access not only to surface states, but also surface resonances and bulk band edges give rise to observable signal in our reciprocal space maps.

Double photoemission from metal surfaces: A case study for copper.

•Natasha Fominykh, Jürgen Henk, Jamal Berakdar und Patrick Bruno
Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik, Weinberg 2, D-06120 Halle/Saale

The double-electron photoemission (DPE) from metal surfaces [1,2] is investigated theoretically. Employing a local, screened Coulomb interaction between the two photoelectrons, we developed and implemented a LKKR method for the calculation of the two-photoelectron current. The method can be regarded as an extention of the one-step model of single photoemission (SPE) to the DPE case and can be equally used for the evaluation of the SPE spectra. The calculated DPE photocurrents from Cu(001) and Cu(111) surfaces reveal the details of the electron-electron interaction in metals. SPE spectra are used to trace down the features in the DPE signal that are akin to single-particle processes. [1] N. Fominykh, J. Henk, J. Berakdar, P. Bruno, H. Gollisch, R. Feder, Solid State Communications, 113 (12), 665-669, (2000) [2] N. Fominykh, J. Henk, J. Berakdar, P. Bruno. Surf.Science, in press (2002)

High-resolution photoemission on strongly correlated Cerium compounds: temperature dependence of the 4f spectral function

•D. Ehm¹, F. Reinert¹, G. Nicolay¹, S. Schmidt¹, J. Kroha², C. Geibel³ und S. Hüfner^1
1Universität des Saarlandes, Saarbrücken
²Universität Karlsruhe
³Max-Planck Institute for Chemical Physics of Solids

Modern high-resolution photoelectron spectrometers allow to measure spectral structures on the energy scale of a few meV with high accuracy. We present photoemission spectroscopy studies on the 4f spectral function of strongly correlated cerium systems. Based on a careful analysis considering the thermal broadening of the Fermi distribution we get access to the line shape and temperature dependence of the Kondo resonance including a direct observation of the crystal field satellites. In addition we compare the photoemission results with new Non Crossing Approximation (NCA) calculations based on the Single Impurity Anderson Model (SIAM), which we performed including spin-orbit and crystal field splittings of the Ce 4f states. The experiments are in surprising agreement with the theoretically calculated spectra.

Morphologie und elektronische Struktur von Cr-Pt(001) und Pt-CrPt₃(001) Grenzflächen

•D. Zur, S. Weber, A. Borgschulte und J. Schoenes
Institut für Halbleiterphysik und Optik, Mendelsohnstraß e 3, 38106 Braunschweig

Das Cr-Pt-System ist aufgrund seiner magnetischen und magneto-optischen Eigenschaften für die Anwendung in der Speichertechnologie von besonderem Interesse. Photoemissionsmessungen am BESSY II an der intermetallischen Legierung CrPt₃ geben Rückschlüsse auf die besondere Wechselwirkung zwischen Chrom und Platin [1]. Zusammen mit theoretischen Bandstrukturrechnungen wird die Rolle der Hybridisierung für die magnetischen Eigenschaften der Legierung deutlich. Diese sind stark von der chemischen Zusammensetzung und Ordnung abhängig. Um diese Einflüsse zu minimieren, wird die elektronische Struktur der Grenzfläche Cr auf Pt(001) und Pt auf CrPt₃(001) untersucht. In-situ RHEED-Analysen ergeben ein pseudomorphes Wachstum von fcc-Cr auf Pt(001). Nach zwei Monolagen relaxiert das System aufgrund der groß en Gitterfehlanpassung in die bcc-Phase. Die geringe Gitterfehlanpassung von Pt auf CrPt₃ ermöglicht ebenfalls ein epitaktisches Wachstum. Zu beiden Schichtsystemen werden winkelaufgelöste Photoemissionsmessungen an Keilproben präsentiert und diskutiert.
[1] A.Borgschulte et al., eingereicht bei Phys. Rev. B (2001)

Many Body Effects in Phototemission: The quasi-1D system Br on Pt(110) in comparison with High-Tc systems

•Alexander Menzel, Rebecca Beer und Erminald Bertel
Phys. Chemie, Univ. Innsbruck, A-6020 Innsbruck

We present an extension of earlier ARUPS measurements on clean Pt(110) and Br/Pt(110) [1]. The Br/Pt(110) system is low dimensional and thus shows pronounced many body effects in several aspects of photoemission. The data of the (1x1) (high-temperature) phase and the c(2x2) and (3x1) phases (T < 400K) are compared with recent ARUPS data [2,3] of High-Tc cuprates. There is a striking similarity including dispersion (flat bands), renormalization (self energy), momentum density n(k), and overall temperature and momentum dependence of the spectra. The observed anomalous features can be consistently interpreted, if spin-charge separation is assumed. Support by the Austrian Science Fund (FWF) is gratefully acknowledged.

[1] K. Swamy et al. Surf. Sci. 482-485, 402 (2001).

[2] Johnson, A.V. Fedorov, T. Valla, L. El. Sp. Rel. Phen.

[117-118, 153 (2001). 3

Beobachtung der direkten Emission aus elektronischen Zuständen des Platins oberhalb der Vakuumenergie

•Grigorios Tsilimis, Jörg Kutzner, Jürgen Braun, Gerhard Fecher und Helmut Zacharias
Physikalisches Institut, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Wilhelm-Klemm-Straße 10, 48149 Münster

Femtosekunden Lichtpulse im extremen Ultraviolett (EUV,

hn = 20- 110 eV) werden durch Fokussieren der Strahlung eines Ti:Saphir Femtosekunden-Lasers in ein Edelgas generiert. Durch die nichtlineare Wechselwirkung mit der intensiven Laserstrahlung emittiert das Gas ungerade Vielfache der eingestrahlten Frequenz (Hohe Harmonische), die mit einem Toroidgitter-Monochromator spektral getrennt und auf die Probe gelenkt werden. In einem Flugzeitspektrometer werden die emittierten Photoelektronen nachgewiesen (TOF-UPS).
Es wurden Elektronen Flugzeitspektren für Photonenenergien zwischen hn = 20 - 65 eV der Pt(111) Oberfläche in [`(GL)]-Richtung aufgenommen. Dabei konnten drei neue Zustände bei kinetischen Energien der emittierten Photoelektronen von 9,5 eV, 12,5 eV und etwa 19,0 eV beobachtet werden. Diese können eindeutig Zuständen oberhalb E_Vak. zugeordnet werden, deren Anregung durch Elektronenstoß erfolgt. Es wurden Zustandsdichten berechnet und ein Vergleich der gemessenen Spektren mit den theoretischen Anregungswahrscheinlichkeiten durchgeführt.

Vergleich der elektronischen Struktur von (PbS)TiS₂ und epitaktischen PbS-Lagen auf TiS₂

•Rainer Kunz, Julia Brandt, Lutz Kipp und Michael Skibowski
Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Kiel, Leibnizstr. 19, D-24098 Kiel

Fehlanpassungs-Schichtverbindungen, wie z.B. (PbS)TiS₂, stellen eine besondere Klasse von Heteroschichtsystemen dar. In diesen Schichtverbindungen treffen Flächen von Materialien aufeinander, die in ihrer Symmetrie und ihrem elektronischen Verhalten grundsätzlich verschieden sind. Mittels winkelaufgelöster Photoemissionsspektroskopie mit Synchrotronstrahlung am HASYLAB beobachteten wir, daß Bleisulfid auf die elektronische Struktur von Fehlanpassungskristallen aus PbS und TiS₂ nur einen geringen Einfluß hat. Die Wechselwirkung zwischen PbS und TiS₂ haben wir speziell durch Aufbringen von epitaktischen PbS-Monolagen auf TiS₂ als Substrat untersucht. LEED und STM gaben dabei Aufschluß über die geometrische Struktur der präparierten Schichten. Diese Arbeit wird gefördert durch die DFG (Proj. DE 412/21-1).

Elektronische Struktur von 1T-TiS₂, Photoemission in höheren Brillouinzonen

•Sven Gliemann, Olaf Seifarth, Lutz Kipp und Michael Skibowski
Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian Albrechts Universität zu Kiel, Leibnizstraße 19, 24098 Kiel

Wir stellen winkelaufgelöste Photoemissionsmessungen (ARPES) des Titan -Übergangsmetalldichalkogenids 1T-TiS₂ mit seiner quasi zweidimensionalen geometrischen Struktur vor. Bei 1T-TiS₂ deuten theoretische Betrachtungen auf eine halbleitende oberste Lage und ein halbmetallisches Volumen hin. Zur Untersuchung von Oberflächeneffekten wird Synchrotronstrahlung der HASYLAB-Beamline BW 3 im Photonenenergiebereich um 100 eV genutzt. Anregungsenergien in dieser Größenordnung erlauben detaillierte Messungen der elektronischen Struktur auch in höheren Brillouinzonen, in denen die Ausdringtiefe der Elektronen verringert ist und damit die Oberflächensensitivität gesteigert wird. Beim 1T-TiS₂ können Aussagen bis über die dritte Brillouinzone (Bz) hinaus getroffen werden. Die experimentelle Bandstruktur von 1T-TiS₂ wird in einem großen Bereich des k-Raumes detektiert. Beim Vergleich von Messungen in höheren Bz's mit Spektren aus der 1. BZ werden anhand der Photostromintensität Übergangsmatrixelemente, sowie der Einfluß möglicher Oberflächeneffekte auf die elektronische Struktur diskutiert. Diese Arbeiten werden vom BMBF, Projekt 05 KS1 FKB, gefördert.

Selbstenergieeffekte in NbSe₂

•Bettina Lax, Michael Sing, Matthias Klemm und Ralph Claessen
Experimentalphysik II, Universität Augsburg

Das 2D-Übergangsmetall-Dichalkogenid 2H-NbSe₂ wurde mittels Photoemissionsspektroskopie untersucht. Dabei wurde die elektronische Struktur nahe des Ferminiveaus entlang der beiden Hochsymmetrierichtungen GM sowie GK der hexagonalen Brillouinzone winkelaufgelöst spektroskopiert. Im Bereich von 0-100 meV Bindungsenergie stimmen die Photoemissionsdaten nicht mit den Ergebnissen aus Bandstrukturrechnungen überein: Es zeigen sich Anomalien in der Dispersion der elektronischen Zustände und ihrer Linienform. Ein ähnliches Verhalten wurde bereits in einigen Hochtemperatur-Supraleitern sowie in dem verwandten System TaSe₂ beobachtet und als Signatur von Selbstenergieeffekten aufgrund von Elektron-Phonon-Kopplung interpretiert. Auch im Fall des NbSe₂ lassen sich die experimentellen Befunde konsistent im Rahmen eines solchen Szenarios erklären.

Ionen-induzierte Emission Spin-polarisierter Elektronen von ferromagnetischen Fe(100)-Oberflächen

•Rupert Pfandzelter¹, Helmut Winter¹, Ildar. F. Urazgil'din² und Max Roesler^3
1Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Physik, 10115 Berlin
²Moscow State University, Physics Department, 119899 Moskau, Russland
³Hahn-Meitner-Institut Berlin, 14109 Berlin

Wir berichten über die Spin- und Energie-aufgelöste Detektion niederenergetischer (0-40 eV) Elektronen bei Beschuss einer magnetisierten Fe(100)-Oberfläche mit Ionen (H⁺, He⁺, N⁺, Ne⁺, Ar⁺) im Primärenergiebereich von 1-100 keV. Ähnlich wie bei Anregung mit keV Elektronen beobachten wir Spinpolarisations-Spektren, die sich aus einem unstrukturierten Kaskadenuntergrund und Feinstrukturen zusammensetzen [1]. Bei einer systematischen Variation der Ionenstrahlparameter (Einfallswinkel, Energie, Ionensorte) messen wir bei sehr flachen Einfallswinkeln zur Oberfläche deutlich erhöhte Polarisationswerte, die aus der selektiven Anregung von Elektronen an der Oberfläche resultieren und theoretische Vorhersagen [2] eines im Vergleich zum Volumen erhöhten magnetischen Moments an der Oberfläche quantitativ bestätigen.

[1] R.Pfandzelter, T.Bernhard, H.Winter, Phys.Rev.Lett. 86, 4152 (2001).

[2] S.Ohnishi, A.J.Freeman, M.Weinert, Phys.Rev.B 28, 6741 (1983).

Kondoeffekt von Co-Nanoclustern auf der Cu(100)-Oberfläche

•Peter Wahl, Lars Diekhöner, Lucia Vitali, M. Alexander Schneider und Klaus Kern
Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Heisenbergstrasse 1, 70569 Stuttgart

Das epitaktische Wachstum von Co auf Cu(100) zeigt bei Bedeckungen im Submonolagenbereich und einer Temperatur von » 150K mit anschließ endem Erwärmen auf 250 K die Bildung geordneter Cluster. Diese wurden mit Rastertunnelmikroskopie (STM) und -spektroskopie (STS) bei 6K untersucht. Topographisch werden zwei Arten von Clustern beobachtet. Bei der kleineren Sorte handelt es sich um Tetramere. Vier Tetramere bilden einen groß en Cluster. Die Spektren auf den einzelnen Tetrameren zeigen keine besonderen Merkmale. Auf den groß en Clustern beobachtet man einen negativen Peak an der Fermikante, der als Kondoresonanz des Clusters gedeutet wird.

Simulationen des MBE-Wachstums auf fcc(111)-Oberflächen mit effektiver Einteilchendynamik.

•Jens Schipper, Martin Ahr und Michael Biehl
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Am Hubland, 97074 Würzburg

Wir haben einen Algorithmus zur Simulation homoepitaktischen MBE-Wachstums entwickelt, der wesentlich weniger Rechenzeit benötigt als die bisher üblichen Standardmethoden. In diesen wird die gleichzeitige Diffusion vieler Teilchen auf der Oberfläche betrachtet. Stattdessen verfolgen wir die Diffusion eines einzelnen Teilchens von der Deposition bis zum Erreichen eines unbeweglichen Zustands. Nukleationsereignisse werden durch effektive Diffusions- und Kantendiffusionslängen berücksichtigt. Insbesondere interessieren wir uns für Pt(111)-Oberflächen. In der Literatur werden unterschiedliche Energiebarrieren für die Diffusion über Stufen verschiedener Orientierung angegeben. Auch die Aktivierungsenergien für die Kantendiffusion hängen von der Orientierung der Kante ab. Diese Effekte werden in unserem Modell explizit berücksichtigt. Wenn Energiebarrieren, die mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie [P. J. Feibelman, Phys. Rev. B 60 (7), 4972, 1999 und P. J. Feibelman, Phys. Rev. Lett. Vol 81 (1) 168, 1998] berechnet wurden, eingesetzt werden, ist ein direkter Vergleich der Formen von Inseln und Hügeln mit STM-Aufnahmen möglich.

Simulationen zum 2d-3d Übergang in der Heteroepitaxie

•Florian Much, Martin Ahr und Michael Biehl
Institut für Theoretische Physik, Universität Würzburg, Am Hubland, D 97074 Würzburg

Ein interessantes Phänomen der Heteroepitaxie ist die spontane Bildung von dreidimensionalen Inseln - der sogenannte 2d-3d Üebergang - wie er zum Beispiel bei MBE Wachstum von Ge auf Si(100) oder von PbSe auf PbTe(111) beobachtet wird.

Mit Hilfe von kinetischen Monte Carlo Simulationen in 1+1 und 2+1 Dimensionen untersuchen wir diesen Übergang unter Verwendung unterschiedlicher Wechselwirkungspotentiale.

In den 1+1 dimensionalen Simulationen kommt dabei ein Modell zum Einsatz, in dem die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Teilchen des Systems mit Hilfe eines Lennard-Jones Potentials beschrieben wird. Für die Simulationen in 2+1 Dimensionen modellieren wir die Wechselwirkung zwischen den Teilchen durch ein harmonisches Potential. Die Bindungsenergie eines Teilchens berechnet sich dann aus der Zahl seiner Nachbarn und der Verspannungsenergie.

Beide Simulationsmethoden zeigen bei geeigneter Wahl der Parameter einen 2d-3d Übergang. Wir untersuchen jeweils die Abhängigkeit der Inselgröße beim Übergang von der Simulationstemperatur und dem Gitterunterschied zwischen Substrat und Adsorbat.

Kinetische Monte Carlo Simulation des Wachstums von II-VI(001) Halbleiteroberflächen

•Thorsten Volkmann, Martin Ahr und Michael Biehl
Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Am Hubland, 97074 Würzburg

Wir stellen eine Erweiterung des in [1] beschriebenen Gittergasmodells der Rekonstruktion von (001) Oberflächen von CdTe und ZnSe zu einem 3D-Wachstumsmodell vor, das Adsorption, Diffusion sowie Desorption von zwei verschiedenen Teilchensorten (im folgenden Cd und Te) einschließt. Das Zinkblendegitter von CdTe wird hierbei in einer solid-on-solid Repräsentation simuliert. Um die bekannten Rekonstruktionseigenschaften der (001) Oberfläche zu reproduzieren, werden die im 2D-Gittergasmodell eingeführten anisotropen Wechselwirkungen für die frei beweglichen Cd-Atome an der Oberfläche übernommen. Desweiteren werden kurzreichweitige Wechselwirkungen zwischen Cd- und Te-Atomen an der Oberfläche und im Bulk angenommen. Zur Vermeidung eventueller Ergodizitätsverletzungen, die sich aus der solid-on-solid Bedingung ergeben, wird ein weiterer Bindungszustand für Te-Atome betrachtet, der die experimentellen Beobachtungen an CdTe widerspiegelt (Precursor-Zustand). Diese schwach gebundenen Te-Atome werden im Rahmen eines mean-field Ansatzes (Te-Reservoir) berücksichtigt.  
 
Referenzen  
[1] M. Ahr, M. Biehl, cond-mat/0111114

Germanium auf relaxierten Ge_0.8Si_0.2 Pseudosubstraten - Präparation und Morphologie

•Irene Dumkow¹, T. Wietler², K.R. Hofmann² und M. Horn-von Hoegen^1
1Institut für Laser- und Plasmaphysik, Universität Essen, 45117 Essen
²Institut für Halbleiterbauelemente und Werkstoffe, Appelstr. 11a, 30167 Hannover

Für MODFET Strukturen sollen verspannte, reine Germaniumschichten einer Dicke von bis zu 10 nm auf Ge_0.8Si_0.2-Buffern aufgewachsen werden. Die relaxierten 250 nm dicken Pseudosubstrate wurden mit Hilfe der Surfactant Modifizierten Epitaxie auf Si(111) hergestellt. Die Gitterfehlanpassung wird dabei über ein Netzwerk von Versetzungen kompensiert. Zur Passivierung für den Transport durch Luft vor dem nächsten Prozessschritt wurde das Pseudosubstrat mit 15 ML Sb bedeckt. Obwohl Antimon bei 400 ^°C aufgrund des Dampfdruckes desorbieren sollte, geschah dies erst vollständig nach 30 s Flash bei 750 ^°C, wie mit Hilfe der Augerspektroskopie überprüft wurde. Nach der Sb-Desorption besitzt der Ge_0.8Si_0.2-Buffer eine leicht aufgerauhte (7x7) Überstruktur ohne Facetten. Darauf gewachsene reine Germaniumschichten mit Sb als Surfactant sind aufgerauht und zeigen 50 Å große Facetten in [110]-Richtung. Mit hochauflösender Elektronenbeugung (SPA-LEED) wurde deshalb der Einfluss der Wachstumstemperatur, unterschiedlicher Ausheiltemperaturen und des Wachstums mit oder ohne Sb als Surfactant auf die Oberflächenmorphologie der auf dem Buffer gewachsenen Germaniumfilme bestimmt. Zudem wurden diese Ergebnisse mit Germaniumfilmen verglichen, die in-situ auf 130 Å dicken Buffern mit unterschiedlichen Legierungsverhältnissen von Si und Ge gewachsen wurden.

SPA-LEED-Untersuchungen des epitaktischen Wachstums von Co auf Si(111)7×7

•A. Kroeck, H. Goldbach und J. Wollschläger
Institut für Festkörperphysik, Universität Hannover, D-30167 Hannover

Das epitaktische Wachstum ultradünner Co und CoSi₂-Schichten im Bereich weniger Monolagen wurde mit SPA-LEED (Spot Profile Analysis of LEED) untersucht. Während des Wachstums von Schichten im Temperaturbereich von Raumtemperatur (RT) bis 450^°C wurde sowohl die Spitzenintensität (Oszillationskurven) als auch das Profil des reflektierten Elektronenstrahls aufgenommen. Alle Oszillationkurven weisen zwei Maxima auf, wobei die bei RT am deutlichsten ausgeprägt sind. Die Silizidbildung der bei RT gewachsenen Co-Schichten durch Tempern bei 250-800^°C wurde anhand (zweidimensionaler) Beugungsbilder und (eindimensionaler) Reflexprofile verfolgt. Hierbei entstehen - je nach Temperatur - unterschiedliche Überstrukturen: Ö3×Ö3, 2×2 und schließ lich 7×7. Aus der Halbwertsbreite und der Intensität der Schulter des (00)-Reflexprofils lassen sich Aussagen über die mittlere Terrassenbreite und die vertikale Rauhigkeit treffen. Die bei 300^°C und 450^°C gewachsenen Silizidschichten weisen neben Überstrukturen zusätzlich Facetten auf. Bei 450^°C wurde im Submonolagenbereich eine Mischung aus einer [Ö13]×[Ö13]- und 7×7-Überstruktur festgestellt. Da die Reflexe sehr scharf sind, liegt die Domänengrösse jenseits der Transferweite von 30nm.

Wachstum von Kobaltsiliziden auf Silizium(111) mit gepulster Laserdeposition

•Matthias Löffler, Martin Weinelt und Thomas Fauster
Lehrstuhl für Festkörperphysik, Universität Erlangen-Nürnberg, Staudtstr. 7/A3, 91058 Erlangen

Das Wachstum dünner Filme mit gepulster Laserdeposition (PLD) unterscheidet sich vom Wachstum mit Molekularstrahlverdampfern vor allem durch die wesentlich höhere Depositionsrate und die wesentlich höhere Energie des aufgebrachten Materials. Diese beiden Faktoren beeinflussen sowohl das Nukleationsverhalten und das Anfangswachstum als auch das Wachstum dickerer Filme.

Wir vergleichen das Wachstum von Kobaltsiliziden, die entweder mit Solid Phase Epitaxy (SPE) oder mit PLD unter Ultrahochvakuumbedingungen hergestellt werden. Die aufgedampften Filme werden sowohl unmittelbar nach der Deposition des Kobalts als auch nach Ausheilschritten, die von 380^°C bis 740^°C durchgeführt werden, untersucht. Dabei erkennen wir Unterschiede zwischen PLD und SPE bei Filmdicken von 4 bis 6 Monolagen mit der Beugung niederenergetischer Elektronen für die 2x1-Rekonstruktion bei 500^°C. Mit Rastertunnelmikroskopbildern wird versucht, das unterschiedliche Wachstumsverhalten auf mikroskopischer Basis zu erklären.

Metastabiles FeSi(CsCl) auf Si(111): Stabilität und atomare Struktur der Grenzfläche

•S. Walter¹, S. Müller¹, U. Starke^1,2 und K. Heinz^1
1Lehrstuhl für Festkörperphysik, Universität Erlangen-Nürnberg, Staudtstr. 7, D-91058 Erlangen
²Fritz-Haber-Institut, Faradayweg 4-6, D-14195 Berlin

Dünne epitaktisch auf Si(111) aufgebrachte Eisensilizidfilme zeigen eine Vielfalt an Phasen, die im Volumenphasendiagramm nicht vorkommen. So lässt sich bei einer Stöchiometrie von 1:1 FeSi(CsCl), also Eisensilizid in CsCl-Struktur, über einen weiten Dickenbereich stabilisieren, es zeigt die ( 1 ×1)-Periodizität der Si-Unterlage. Die Stabilisierung durch die Grenzfläche wurde mit Hilfe von ab initio-Methoden [1] untersucht. Die Bevorzugung von FeSi(CsCl) gegenüber der e-FeSi-Volumenphase lässt sich als Folge des unterschiedlichen elastischen Verhaltens bei der epitaktischen Anpassung an den Gitterparameter des Substrats verstehen. Desweiteren wurden Geometrien verschiedener Fe-Koordination und Stapelfortsetzung sowohl in einer Silizid/Si-Übergitteranordung als auch in einer Filmanordnung (Vakuum/Silizid/Si) untersucht. Der Vergleich der Grenzflächenenergien sagt eine Geometrie voraus, die das Fe-Atom mit 8 Si-Atomen koordiniert und das FeSi(CsCl) mit einem Stapelknick zur Unterlage orientiert (B8). Die relaxierten Interlagen- und Nächst-Nachbar-Abstände der verschiedenen möglichen Grenzflächengeometrien sowohl im oberflächenfreien Fall (Übergitter) als auch im Fall mit Oberfläche (Film) werden diskutiert.

[1] G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47, RC558 (1993). G. Kresse and J. Furthmüller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).

STM-Untersuchungen an Si/CaF₂/Si(111)-Vielfachschichten

•M. Bierkandt, C. Deiter und J. Wollschläger
Institut für Festkörperphysik, Universität Hannover, D-30167 Hannover

Calciumfluorid (CaF₂) ist aufgrund seiner groß en Bandlücke von 12.1 eV und der sehr kleinen Gitterfehlanpassung zu Silizium (Si) von nur 0.5% bei Raumtemperatur (RT) zur Herstellung epitaktischer Isolatorschichten auf Si-Basis prädestiniert. Daher sind diese Materialien für die Herstellung von Halbleiter-Isolator-Halbleiter-Nanostrukturen (z.B. resonante Tunneldioden) von größ tem Interesse. Wir haben sowohl das Wachstum von CaF₂/Si(111) als auch das Wachstum von Si auf diesen Isolatorschichten mit dem STM untersucht. Diese Experimente zeigen, daß die Diffusionsvorgänge der Si-Atome auf dem CaF₂ so schnell sind, daß bei Temperaturen oberhalb RT, die zur Herstellung epitaktischer Si-Schichten notwendig sind, die heterogene Nukleation an Defekten die Wachstumskinetik dominiert. Bei den verwendeten atomar glatten, defektarmen CaF₂-Schichten führte das zu einer unerwünschten geringen Inselbildung, wodurch stark inhomogene Si-Schichten entstanden. mittels bis angetsrebte Als erfolgsversprechender Ansatz, homogenere Schichten herzustellen, kristallisierte sich die kontrollierte Defekterzeugung in den CaF₂-Schichten mittels Elektronenbeschuß heraus. In dieser Weise können hohe Keimdichten erzeugt werden, so daß Si auch bei höheren Temperaturen sowohl homogen als auch epitaktisch wächst.

Untersuchungen der Wachstumskinetik von CaF₂ bis 2ML

•C. Deiter, M. Bierkandt und J. Wollschläger
Institut für Festkörperphysik, Universität Hannover, D-30167 Hannover

Aufgrund des kleinen Gitterfehlers von 0.5% bei Raumtemperatur ist CaF ₂ ein aussichtsreicher Kandidat für die Herstellung epitaktischer Halb leiter-Isolator-Vielfachschichten, wie man sie u.a. bei der Fertigung von resonanten Tunneldioden benötigt. Mithilfe der Rastertunnelmikroskopie (STM) wurde in dieser Arbeit die Wachstumskinetik des heteroepitaktische n Systems CaF₂/Si im Bereich bis 2ML untersucht. Die Besonderheit dies es Systems liegt in einer Reaktion von CaF₂ mit dem Si-Substrat bei h öheren Wachstumstemperaturen, wodurch eine CaF-Grenzflächenschicht ent steht. Daher sind während des Wachstums unterschiedliche Materialpaarun gen wie CaF₂/CaF und CaF₂/CaF₂ von Bedeutung. Um einen Einblick in die elementaren Prozesse während des Wachstums dieser Schichten zu e rlangen, wurde zunächst bei höherer Temperatur eine Zwischenschicht e rzeugt auf der anschließ end das Wachstum von CaF₂ im Submonolagenbe reich untersucht wurde. Der Nukleationstheorie folgend wurde die Diffusio nsbarriere von CaF₂/CaF und CaF₂/CaF₂ über die Temperaturabä ngigkeit (Arrheniusverhalten) der CaF₂-Inseldichte bestimmt.

Wachstumsverhalten von Alkalihalogeniden auf vicinalen Metallsubstraten

•A. Riemann¹, S. Fölsch¹, J. Repp¹, G. Meyer^1,2 und K.H. Rieder^1
1Institut für Experimentalphysik, FU Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin
²Paul-Drude-Institut Berlin, Hausvogteiplatz 5-7, 10117 Berlin

Das Wachstum von Alkalihalogenid (AH)-Filmen (NaCl und KCl) auf vicinalen Cu- und Ag-Oberflächen wurde mit Hilfe hochauflösender Elektronenbeugung (SPALEED) und STM untersucht. Die verwendeten Substrate sind (i) Cu(221), welches aus (111)-Terrassen und (11[`1])-Stufen (Abstand 7.65 Å) besteht, (ii) Ag(211) mit (111)-Terrassen und (100)-Stufen (Abstand 7.08 Å), sowie (iii) Cu(532), welches eine gekinkte (211)-Oberfläche (Stufenabstand 6.25 Å) ist. Auf Cu(221) wächst NaCl epitaktisch auf dem unfacettierten Substrat und bildet (100)-orientierte Filme aus. Dabei verläuft die polare < 110 > -Richtung in der Filmebene parallel zu den intrinsischen Cu-Stufen. Beim System KCl/Ag(211) entsteht eine regelmäßige " Auf-und-Ab" -Facettierung mit KCl bedeckten (311)-Facetten und unbedeckten Ag(111)-Facetten. Die Deposition von weniger als einer Monolage NaCl auf Cu(532) führt hingegen zu einer 2-dimensionalen Facettierung, d.h. zur Ausbildung nanoskopischer Pyramiden. Die neue Struktur besteht aus NaCl-bedeckten (311)- und (531)-Facetten sowie unbedeckten (111)-Facetten. Das beobachtete Verhalten bestätigt insgesamt, daß die jeweiligen Filmorientierungen durch Coulombwechselwirkungen zwischen den ionischen Ladungen des AH-Films und den elektrostatischen Dipolen an den Stufen und Kinken des vicinalen Metallsubstrates hervorgerufen werden.

Von dreidimensionalen Kraterstrukturen zu hochperiodischen, eindimensionalen Streifenstrukturen

•Herbert Wormeester, Peter Broekmann, Agnes Mewe, Ronny van Moere und Bene Poelsema
MESA+ Research Institute, University of Twente, The Netherlands

Am Beispiel einer Cu(001)-Oberfläche wird gezeigt, daß der Beschuß von Metalloberflächen mit 800eV Ar-Ionen dazu genutzt werden kann, um in Hinsicht auf Symmetrie und Periodizität verschiedenartige Defektstrukturen zu erzeugen. Bei senkrechtem Einfall des Ionenstrahls ergeben sich 3D-Kraterstrukturen mit ausgeprägter Vierfachsymmetrie. Dabei bestimmt die Probentemperatur während des Ionenbeschusses, ob Stufenkanten der Defektstrukturen präferentiell entlang dichtgepackter {110}-Richtungen oder entlang offenerer {100}-Richtungen verlaufen. Ein Abweichen vom senkrechten Einfall hin bis zu einem streifenden Einfall des Ionenstrahls führt zu einem Bruch der Vierfachsymmetrie mit einer resultierenden Zweifachsymmetrie der geätzten Defektstrukturen. Für einen streifenden Einfall des Ionenstrahls von 80 Grad ergeben sich hochperiodische, eindimensionale Linienstrukturen, die nur ein bis zwei Atomlagen tief sind. Die Vorzugsrichtung der Defektstrukturen bei streifenden Einfall wird alleine durch den einfallenden Ionenstrahl und nicht mehr, wie bei senkrechtem Einfall, durch die Probentemperatur bestimmt.

Strukturanalyse von epitaktischen Filmen mittels Ionenstrahl-Triangulation

•Rupert Pfandzelter, Tobias Bernhard und Helmut Winter
Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Physik, Invalidenstr.110, 10115 Berlin

Wir stellen eine neue Methode zur Analyse der Struktur von Oberflächen- und Suboberflächen-Lagen epitaktischer Filme vor: Schnelle, leichte Ionen (z.B. 25 keV Protonen) werden streifend (polarer Einfallswinkel 1-2^°) an der Filmoberfläche gestreut. Der Strom ioneninduzierter (Sekundär-)Elektronen zeigt ein ausgeprägtes Extremum, wenn der azimutale Einfallswinkel der Ionen mit einer niederindizierten Gitterrichtung des Films zusammenfällt. Form und insbesondere Winkellage der Strommaxima liefern unmittelbare Informationen zur atomaren Struktur der Filmoberfläche. Die Methode zeichnet sich durch hohe Signale, universelle Einsetzbarkeit, eine Empfindlichkeit auf etwa zwei Filmlagen unter der Oberfläche, sowie eine direkte Interpretation aus. Wir demonstrieren die Methode an Mn-Filmen auf Cu(100), die in unterschiedlichen, zum Teil komplexen Phasen (c(2x2), c(8x2), c(12x8)) präpariert werden können [1].

[1] T.Flores, M. Hansen, M. Wuttig, Surf. Sci. 279, 251 (1992).

Magnetische und Strukturelle Eigenschaften von Fe/InAs(001)

•Matthias Berse¹, Martin Kneppe¹, Ulrich K. Köhler¹, Ralf Meckenstock², Detlef Spoddig², Marc Möller², Saskia F. Fischer³ und Ulrich Kunze^3
1Experimentalphysik IV, Ruhr-Universität Bochum
²Experimentalphysik III, Ruhr-Universität Bochum
³Werkstoffe der Elektrotechnik, Ruhr-Universität Bochum

In-terminierte InAs(001)-Oberflächen wurden mit unterschiedlichen Schichtdicken von Eisen bedampft und sowohl strukturell als auch magnetisch charakterisiert. STM-Messungen zeigen, dass bei Raumtemperatur nach einer geordneten Submonolagenstruktur das weitere Wachstum in Form von epitaktischen 3d-Inseln geschieht, die nur sehr langsam mit steigender Bedeckung koaleszieren. Die ersten Lagen von Eisen reagieren dabei schon bei Raumtemperatur mit der InAs-Unterlage, was sich in einem fehlendem magnetischen Signal ausdrückt. Ab 3-4 ML ist im LEED eine geordnete Eisen-bcc Struktur sichtbar und durch SQUID/FMR Messung ist ein magnetisches Signal nachweisbar. FMR-Messungen zeigen, dass die durch das Substrat induzierten Spannungen zu einer zweizähligen Anisotropie führen, die ab einer Schichtdicke von 15 ML relaxiert. Erst über 25 ML ist die vierzählige Anisotropie des Volumeneisens sichtbar.

Wachstum und Struktur von Co auf Cu(100)

•Tobias Bernhard¹, Rupert Pfandzelter¹, Helmut Winter¹, Rossitza Pentcheva², Kristen A. Fichthorn³ und Matthias Scheffler^2
1Humboldt-Universität, Institut für Physik, Berlin
²Fritz-Haber-Institut der MPG, Berlin
³Pennsylvania State University, USA

Wachstum und Struktur von wenigen Monolagen Co auf Cu(100) werden mittels der streifenden Streuung von schnellen, leichten Ionen im Temperaturbereich zwischen 130 K von 470 K untersucht. Mit abnehmender Temperatur finden wir, beginnend bei hohen Temperaturen, Wachstum von Stufenkanten, Lage-für-Lage-Wachstum, anfängliches Doppellagenwachstum und wiedereinsetzendes Lage-für-Lage-Wachstum. Die einzelnen Wachstumsmodi sind korreliert mit charakteristischen Änderungen der Morphologie (Inseldichte) und chemischen Struktur der Filme. So zeigt sich zwischen etwa 300 K und 400 K eine von einem Arrhenius-Verhalten abweichende, nichtmonotone Abhängigkeit der Inseldichte von der Temperatur, in Übereinstimmung mit entsprechenden DFT-Rechnungen. Während wir bei hohen Temperaturen eine nahezu vollständige Terminierung der Multilagen-Co-Filme mit Cu-Atomen beobachten, finden bei tiefen Temperaturen keine Austauschprozesse statt. Ionenstreuexperimente, DFT-Rechnungen und kinetische Monte-Carlo-Simulationen liefern ein mikroskopisches Bild für das Verhalten von Co auf Cu(100) - einem Modellsystem für Durchmischungsphänomene bei heteroepitaktischem Wachstum.

Eigenschaften und Wachstum dünner Cobaltschichten auf Ni(111)

•Nadine Summa¹, Wolfgang Braun¹, Georg Held² und Hans-Peter Steinrück^1
1Physikalische Chemie II, Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstr. 3, 91058 Erlangen
²Department of Chemistry, Lensfield Road, Cambridge UK

Das Wachstum von Cobaltschichten auf Ni(111) wurde mittels Photoelektronenspektroskopie (XPS), Temperatur programmierter Desorption (TPD) und Beugung langsamer Elektronen (LEED) charakterisiert. Mit zunehmender Dicke der Co-Schichten zeigen die Beugungsbilder einen Übergang von einer dreifachen zu einer sechsfachen Rotationssymmetrie, der mit Hilfe quantitativer IV-Analyse einem Übergang von einer fcc zu einer hcp Struktur zugeordnet wird. Nach Dosierung von CO auf dicke Co-Schichten werden die für Co(0001) typischen CO-Überstrukturen,(Ö3×Ö3)R30^° und (2Ö3×2Ö3)R30^° [1] beobachtet. Dünne Co-Schichten hingegen zeigen die für Ni(111)-Oberflächen bekannte c(4×2)-Überstruktur. Ein Vergleich der TPD-Spektren von CO auf Ni(111) und Co-terminierten Oberflächen ermöglicht Rückschlüsse auf den Bedeckungsgrad und etwaige Änderungen in der Bindungsenergie als Funktion der Co-Schichtdicke.

[1] J. Lahtinen et al. Surf. Sci. 448(2000)269

Gefördert durch die DFG Ste620/2-2 und die Max-Buchner-Forschungsstiftung

STM-Untersuchung von Keimbildungs- und Austauschprozessen von Nb auf der Fe-(110)-Oberfläche

•Claudia Wolf und Ulrich K. Köhler
Experimentalphysik IV/Oberflächenphysik, Ruhr-Universität Bochum

Auf eine Fe-Bufferschicht, der als Substrat ein W(110)-Kristall zugrunde liegt, wurde Nb mit einer Schichtdicke zwischen dem Submonolagenbereich und mehreren ML aufgedampft. Die Substrattemperatur wurde dabei von RT bis 500 ^°C variiert. Mittels zeitaufgelöster in-situ Rastertunnelmikroskopie beobachtet man bei Raumtemperatur das Entstehen von unregelmässig geformten Inseln. Die viel höhere Keimdichte in der zweiten Lage dieser Inseln wird durch ein Versetzungsnetzwerk in der ersten Lage verursacht. Bei höherer Wachstumstemperatur treten streifenartige, in das Substrat eingebettete Strukturen auf, deren quantitative Analyse auf einen Austauschprozess von Nb und Fe an der Oberfläche hindeutet. Demnach ist das Wachstum bei Raumtemperatur durch Nb-Adatome dominiert, während bei erhöhter Temperatur vermehrt Fe-Adatome zur Inselbildung beitragen. Ein Mechanismus für den Ablauf des Austauschprozesses wird vorgeschlagen.

SPA-LEED Untersuchung der Keimbildung von MgO/Ag(100) und NiO/Ag(100)

•T. Köhn, H. Goldbach und J. Wollschläger
Institut für Festkörperphysik, Universität Hannover, Appelstrasse 2, 30167 Hannover

Im Temperaturbereich von 130K bis 300K wurde die Keimbildung von MgO und NiO auf Ag(100) untersucht. Hierbei sind jeweils 0,5 ML Mg und Ni in einer Sauerstoffatmosphäre aufgedampft worden. Die Profilanalyse des (00)-Reflexes zeigt eine ringförmige Schulter. Daher nukleieren die Inseln in einem bevorzugten Abstand, der aus dem Radius des Ringes ermittelt wurde.[1] Der (mittlere) Inselabstand (und damit die Inseldichte) folgt einem Arrheniusverhalten, aus dem die Diffusionsenergien von 230meV und 77meV für MgO bzw. NiO auf Ag(100) bestimmt wurden. Oberhalb von 200K verschwindet die diffuse Beugungsintensität. Daher ist der Inselabstand größ er als die Transferweite des SPA-LEED (3000 Å).

[1] J. Wollschläger et al., Surf. Sci. 454 (2000) 566.

Wachstum und Struktur von Aluminiumoxidfilmen auf Ni(111)

•Dirk Bansemir, Conrad Becker und Klaus Wandelt
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität Bonn, Wegelerstrasse 12, 53115 Bonn

Das Wachstum von Aluminiumoxidfilmen auf Ni(111) wurde mittels LEED und AES im Bereich von 300K bis 1200K untersucht. Die Aluminiumoxid Bildung ist nur erfolgreich, wenn die Ni(111)-Oberfläche mit Sauerstoff vorbelegt wird. Ausgangspunkt dabei ist die bekannte (2x2) O-Struktur die sich bei 300K auf Ni(111) bildet. Auf diese Sauerstoffschicht wurden dann Aluminiumfilme unterschiedlicher Dicke aufgedampft und geheizt. Dabei auftretende Veränderungen der Oberflächenstruktur und -zusammensetzung wurden mittels LEED bzw. AES verfolgt. Bei niedrigen Temperaturen sind keine geordneten Strukturen im LEED sichtbar. Erst nach Tempern oberhalb von 1050K ist mit LEED die Entstehung einer geordneten Überstruktur zu beobachten, die bei T_A > 1200K voll ausgebildet ist. Die Gitterkonstante des gebildeten Films beträgt etwa 3Å. Zudem lässt sich eine (7x7)-Rekonstruktion dieses Films beobachten. Anhand der Auger-Spektren lässt sich diese Struktur eindeutig der Bildung eines Al₂O₃-Films zuordnen.

Wechselwirkung von Al mit Cr₂O₃(0001) und epitaktisches Wachstum geordneter Al₂O₃-Filme

•Karifala Dumbuya, Klaus Christmann und Sven L.M. Schroeder
Institut für Chemie, Freie Universität Berlin, Takustr. 3, 14195 Berlin, Germany

Das Wachstum dünner Al₂O₃-Filme auf (0001)-orientierten Cr₂O₃-Filmen wurde mittels AES und LEED untersucht. Metallisches Al unterläuft auf der Cr₂O₃(0001)-Oberfläche im Monolagenbereich zur (aus der Chemie wohlbekannten) aluminothermischen Reaktion. Dabei wird Cr teilweise reduziert und dünne polykristalline Al₂O₃-Kristallite gebildet, die keine mittels LEED bestimmbare Ordnung oder Orientierung aufweisen. Bedampfen mit Al über die Monolage hinaus führt zum Wachstum ungeordneter Al-Filme, die auch durch Behandlung mit O₂ (p bis 10^-6 mbar) und längeres Tempern nicht in Filme mit erkennbarer Fernordnung überführt werden können. Reaktive Kodeposition von Al und O₂ (p = 5 ·10^-7 mbar) knapp unterhalb der Al-Desorptionstemperatur erzeugt hingegen epitaktisches Wachstum geordneter Al₂O₃-Filme. Bis Bedeckungen von mindestens 3 nm (ca. 13 Monolagen, abgeschätzt aus der Abschwächung der Cr LMM-Auger-übergänge) weisen diese Filme das LEED-Bild des Cr₂O₃(0001)-Templats auf. Aufgrund der ähnlichkeit der Strukturparameter beider Oxide vermuten wir, daß die Orientierung der Filme daher der a-Al₂O₃(0001)-Oberfläche zuzuordnen ist.

Photoemission Investigations of Nitrided III-V Semiconductor Surfaces - Resonant Photoemission and Time-Dependent Effects

•J.-D. Hecht¹, F. Frost¹, L. Zhang² und T. Chassé^1
1Institut für Oberflächenmodifizierung, Permoserstraße 15, 04318 Leipzig
²Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität Leipzig, Linnéstraße 2, 04103 Leipzig

The subject of this work is the investigation of surface nitridation using in situ core and valence level photoemission measurements. GaAs, InAs, InP, and InSb(100) samples were nitrided using low-energy N₂⁺ bombardment at different ion beam parameters and substrate temperatures. A detailed analysis of the sustrate core levels and the N 1s peaks reveals the presence of nitrides and interstitial nitrogen. We further focussed on the observation of resonant photoemission for the investigation of surface nitridation. N 1s and valence band spectra were recorded at different excitation energies and in particular near the 1s-p* absorption energy of molecular nitrogen. Valence band spectra taken at resonance conditions reveal a strong enhancement of a feature that may be attributed to an occupied MO of N₂, and therefore provide new evidence for a process-inherent implantation of interstitial molecular nitrogen (N_i). The spectral features corresponding to N_i are subject of a strong time-dependent effect, which may be due to radiation induced diffusion caused by the intense photon flux at the U49/2 undulator beamline at BESSY II.

Der Einfluß von Wasserstoff auf die Struktur der InP(001)-Oberfläche

•Patrick Hahn, Wolf-Gero Schmidt und Friedhelm Bechstedt
Institut für Festkörpertheorie und Theoretische Optik, Max Wien Platz 1, 07743 Jena

Trotz der Bedeutung von InP für optoelektronische Anwendungen ist die (001)-Wachstumsoberfläche nur unvollständig verstanden. Die von Gesamtenergierechnungen bekannten (2x4) und c(4x4)-rekonstruierten Oberflächenstrukturen erklären nicht alle experimentellen Ergebnisse, insbesondere nicht die P-reichen (1x2)- und (2x2)-rekonstruieren Oberflächen, die nach dem MOVPE-Wachstum von InP beoachtet werden. Zur Erklärung der beobachteten Strukturen vorgeschlagene gebuckelte P-Dimer-Modelle konnten andererseits in Gesamtenergierechnungen nicht verifiziert werden. Weiterhin auffallend sind die Unterschiede in den beobachteten OF-Strukturen zwischen MBE und MOVPE. Um diese Widersprüche und offenen Fragen aufzuklären, haben wir ab-initio Gesamtenergierechnungen durchgeführt, wobei im Unterschied zu früheren Rechnungen die Möglichkeit der Adsorption von Wasserstoff explizit untersucht wird. Das so berechnete 2-dimensionale Phasendiagramm und die elektronischen Eigendschaften der entsprechenden Gleichgewichtsstrukturen sind im Einklang mit den experimentellen Befunden und weisen auf eine partiell mit Wasserstoff bedeckte Oberfläche als Ergebnis des MOVPE-Wachstums hin.

GaAs surface cleaning by low-energy hydrogen ion beam exposure at increased substrate temperature

•Nasser Razek, Karsten Otte, Thomas Chassé, Dietmar Hirsch und Axel Schindler
Institut für Oberflächenmodifizierung, Permoserstr. 15, D-04318 Leipzig, Germany

A new technology of semiconductor surface cleaning has been applied to GaAs surfaces for the production of contamination free surfaces for wafer direct bonding. This new technique combines a low energy hydrogen ion beam (ion energy < 500 eV) with an increased substrate temperature (150C). The long term change of the GaAs (001) surface composition under the influence of this process was investigated with in situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). A removal of surface contaminations (e.g. oxides and carbon) due to the hydrogen ion beam treatment could be observed. At elevated substrate temperature (150C), the low-energy hydrogen ion beam (300 eV) produces a contamination-free surface after 410 s without changes in surface composition. In contrast, room temperature hydrogen ion beam exposure results in an As-depleted surface composition and does not remove the contaminations completely. This technique could be used for wafer direct bonding of III-V semiconductors and other processes which require high efficient quality cleaning procedures.

Surface phonons and adsorbate vibrations on silicon surfaces

•M. Eremtchenko¹, D. Bauer¹, F. S. Tautz² und J. A. Schaefer^1
1Institut für Physik, Technische Universität Ilmenau, PF 100565, 98684 Ilmenau
²School of Engineering and Science, International University Bremen, PF 750561, 28725 Bremen

We have investigated clean and hydrogen-covered Si(100) and Si(110) surfaces by high resolution electron energy loss spectroscopy (HREELS), both in specular and off-specular scattering geometries. For the clean Si(100)2x1 surface, we observe a set of surface phonons, including a structure near 8 meV which we assign to the Rayleigh wave, in good agreement with a range of ab-initio calculations. At 25 meV and 60 meV two dimer-related phonons can be identified. Utilising selection rules both for dipole and impact scattering, we determine mode polarizations experimentally. On the hydrogen covered surfaces, we use the same technique to distinguish symmetric and antisymmetric vibrations, thereby unambigously assigning all observed features to predicted stretching, bending, wagging, and rocking modes. Finally, the issue of the dispersion of Si-H stretching and bending modes at the Si(110) surface is discussed.

Winkelaufgelöste Photoelektronenbeugung an der reinen und der mit Wasserstoff bedeckten 2x1-Si(100) Oberfläche

•S. Dreiner^1,2, M. Schürmann^1,2, C. Westphal^1,2 und H. Zacharias^2
1Lehrstuhl für Experimentelle Physik I, Universität Dortmund, Otto-Hahn-Straß e 4, 44221 Dortmund
²Physikalisches Institut, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Wilhelm-Klemm-Straß e 10, 48149 Münster

Zur Bestimmung der Oberflächenstruktur von 2x1-Si(100) Rekonstruktionen mit und ohne H-Terminierung wurden hochaufgelöste Si2p-Photoelektronenspektren über dem gesamten Halbraum mit einer Photonenenergie von hn = 179.9 eV bei BESSY II (U41-PGM) aufgenommen. Diese Spektren ermöglichen durch Anpassungsroutinen die Trennung der Oberflächensignale vom Volumensignal. Bei der reinen Oberfläche mit asymmetrischen Dimeren erhält man ein Signal vom oberen Atom und ein Signal vom unteren Atom des Dimers. Bei der mit Wasserstoff bedeckten Oberfläche mit symmetrischen Dimer erhält man das Gesamtsignal beider Dimeratome. Die so für die einzelnen Oberflächenkomponenten erhaltenen Beugungsmuster werden über einen R-Faktor mit Vielfachstreusimulationen [1] verglichen. Dabei werden im Falle der 2x1-Rekonstruktion asymmetrische Dimere in p(2x1)-, p(2x2)- bzw. c(4x2)-Rekonstruktion und im Falle der H-2x1-Rekonstruktion symmetrische Dimere betrachtet. Die R-Faktor-Analyse liefert Strukturparameter für die ersten drei Lagen der Oberfläche.

[ 1

Ab-initio Untersuchungen von ferromagnetischen Schichten auf Halbleiter-Oberflächen am Beispiel von Fe auf ZnSe

•Harald Dobler und Dieter Strauch
Institut für Theoretische Physik, Universität Regensburg, 93040 Regensburg

Wir untersuchen die Struktur einer Fe-bedeckten Oberfläche des II-VI-Halbleiters ZnSe. Die Strukturen sind trotz der guten Übereinstimmung der Gitterkonstante von ZnSe mit der doppelten Gitterkonstante von Fe durchaus nicht trivial, und Relaxationen gehen über leichte Änderungen in vertikaler Richtung an der Oberfläche hinaus. Abhängig von den Indizes der Oberfläche und deren Terminierung ergeben sich verschiedene Umlagerungen der Schichten, die erhebliche Einflüsse auf die weiteren Eigenschaften haben können. Die Relaxation der Atompositionen wird mit Hilfe eines konjugierten Gradientenverfahrens durchgeführt, wie es im Programm-Paket VASP [1] implementiert ist. Die Rechnungen erfolgen im Rahmen der spinpolarisierten Dichtefunktionaltheorie unter Verwendung generalisierter Gradienten-Korrekturen (GGA) und ultrasofter Pseudopotentiale.

[1] G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47, R558 (1993)

Ge, Si and diamond (113) surfaces: a first principles study.

•Andrey Stekolnikov, Jürgen Furthmüller und Friedhelm Bechstedt
Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Festkörpertheorie und Theoretische Optik, Max-Wien-Platz 1, D-07743 Jena

The (113) surfaces of group-IV semiconductors are of much interest from both the fundamental and the applied point of view. Observations of (113) facets on Ge nanocrystals grown on Si and SiC require knowledge about their surface energy and comparison with other surface orientations. We study different reconstructions (including adatom- dimer and interstitial models) of clean (113) surfaces of Ge, Si, and C using an ab-initio plane-wave-pseudopotential code. While the (3x2) interstitial model is confirmed as the most stable reconstruction in the case of Ge and Si, for diamond the (3x1) adatom-dimer structure is found. The band structures of all reconstructed and relaxed surfaces are calculated. We show that the surface energies of (113) surfaces are close to the values found for the low-index surfaces. Finally, Wulff constructions are presented for the equilibrium shapes of Ge, Si and diamond crystals, demonstrating the importance of (113) facets.

Untersuchung der Sb/Si(110)-2x3 Oberfläche mit winkelaufgelöster Photoelektronenbeugung

•Mark Schürmann^1,2, Stefan Dreiner^1,2, Carsten Westphal^1,2 und Helmut Zacharias^2
1Universität Dortmund, Lehrstuhl für Experimentelle Physik I, Otto-Hahn-Straße 4, 44221 Dortmund
²Universität Münster, Physikalisches Institut, Wilhelm-Klemm-Straße 10, 48149 Münster

Sb-Schichten auf Si-Oberflächen sind ein System, an dem in den letzten Jahren großes Interesse bestand. Gründe dafür sind die Bedeutung von Sb als Dotierung in Halbleiterbauelementen und als Surfactant beim epitaktischen Wachstum auf Si. Während aus diesen Gründen Sb-Schichten auf Si(100) und Si(111) schon häufig untersucht wurden, gibt es bisher jedoch kaum Erkenntnisse über Sb auf Si(110). Deshalb wurde die Sb/Si(110)-2x3 Oberfläche mit winkelaufgelöster Photoelektronenbeugung untersucht. Die Energie der anregenden Strahlung ( hn = 570eV) wurde so gewählt, daß die kinetische Energie der Photoelektronen (E_kin = 45eV) in der Nähe des Minimums der mittleren freien Weglänge liegt, um eine hohe Oberflächenempfindlichkeit zu erreichen.

Quantitative Aussagen über Strukturparameter des untersuchten Systems sind aufgrund der aufwendigen Auswertung der Messdaten bisher schwierig. Es zeigt sich jedoch bereits, daß Sb-Atome an der Oberfläche in Form von Trimeren adsorbiert sind. Diese Trimere und die darunterliegende oberste Si-Lage scheinen leicht verkippt zu sein. Die Sb-Bedeckung der Oberfläche beträgt dabei etwa eine Monolage.

Adsorption of nickel on differently functionalized self-assembled monolayers

•Yian Tai, Haito Rong, Michael Zharnikov und Michael Grunze
APC, Universität Heidelberg, D-69120 Heidelberg

X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and ion scattering spectroscopy (ISS) were used to characterize UHV-deposited Ni overlayers on a series of thiol-derived SAMs on Au(111), which molecular constituents have similar lengths but different head groups: HS(CH₂)₁₁CH₃, HS(CH₂)₁₁OH, HS(CH₂)₁₁CH and HS(CH₂)(C₆H₄)(C₆H₄)(CH₂)SH. The XPS and ISS show similar results. For -CH₃ terminated SAM no reaction with the terminal group was observed; the Ni atoms immediately penetrate through the SAM to the SAM/Au interface. For -OH and -COOH terminated SAM, there is a reaction between Ni and the terminal groups, resulting in the formation of a Ni overlayer at the SAM-vacuum interface. Note that the interaction between Ni and -COOH is somewhat stronger then that between Ni and -OH. However, after 6 hours, the Ni film degrades completely due to the diffusion of the Ni atom to the SAM/Au interface in the same manner as for -CH₃ functionalized films. In the case of the -SH terminated SAM, it is possible to form a Ni overlayer which is stable even after 24 hours.

Untersuchungen zur zeitlichen Stabilität von Hybrid-Bilayer-Membransystemen (HBM) mittels Röntgenreflektivitätsmessungen

•A. Brechling, M. Sundermann, U. Kleineberg und U. Heinzmann
Fakultät für Physik, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, D-33615 Bielefeld

Organische Bilayer, bestehend aus monomolekularen Self-Assembled Monolayern (SAM) und Phospholipid-Monoschichten, wurden als Modellsystem für Biomembranen untersucht. Im Unterschied zu natürlichen Phospholipid-Bilayer-Membranen, die nur in wässriger Umgebung stabil sind, zeigen Hybrid Bilayer eine deutlich erhöhte Stabilität an Luft. Die von uns untersuchten HBM's bestehen aus einem selbstorganisierten Octadecyltrichlorsilan (OTS)-Monolayer, welcher auf der nativen Oxidschicht eines Si(100) Wafers kovalent immobilisiert wird. Über hydrophobe Wechselwirkung wird in einem zweiten Präparationsschritt eine ebenfalls selbstorganisierte Phospholipid-Monoschicht aus L_a-DMPC an den SAM gebunden. Die Schichtstrukturen der Hybrid Bilayer wurden mittels CuK_a-Röntgenreflektometrie charakterisiert, die Topographie der HBM-Oberfläche mittels nc-AFM analysiert. Untersucht wurden Veränderungen der HBM's bei Lagerung an Luft bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von einigen Wochen. Es konte gezeigt werden, dass die in diesem Zeitraum beobachteten Strukturänderungen durch Rehydratisierung der Proben reversibel sind. Ferner können Einlagerungen von Peptiden (Gramicidin D) stabilisierend auf die Schichtstrukturen wirken.

Tetracen auf Ag(111): Strukturuntersuchungen mit hochauflösendem SPA-LEED

•Andreas Langner, Annegret Hauschild und Moritz Sokolowski
Institut für Theoretische und Physikalische Chemie, Universität Bonn, Wegeler Str. 12, 53115 Bonn

Die Realisation organischer Feldeffekttransistoren und Festkörperlaser auf Basis von Tetracen-Einkristallen hat letzter Zeit für viel Aufmerksamkeit gesorgt.

Mittels Sublimation unter UHV wurden auf Ag(111) Tetracenfilme mit variabler Dicke aufgewachsen und mit hochauflösendem SPA-LEED (Spot Profile Analysis) als Funktion der Temperatur untersucht. Filmdickenabhängig werden unterhalb von 200 K mehrere hochgeordnete Überstrukturen beobachtet. Oberhalb von 200 K verschwindet die strukturelle Ordnung. Die Simulationen der LEED-Bilder ergibt ein inkommensurables Wachstum der Filme auf dem Ag(111)-Substrat. Die Fläche der Überstrukturmasche entspricht ca. 60% der Fläche des flach liegenden Moleküls. Daher ordnen sich die Tetracen-Moleküle vermutlich leicht angewinkelt in ihrer Ebene zur Ag-Oberfläche an.
Gefördert durch die DFG.

Temperaturabhängige Morphologie und Struktur von geordneten PTCDA Dünnschichten auf Ag(111)

•L. Chkoda¹, M. Schneider¹, V. Shklover¹, L. Kilian¹, M. Sokolowski², C. Heske¹ und E. Umbach^1
1Experimentelle Physik II, Univ. Würzburg, Am Hubland, 97074 Würzburg
²Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Univ. Bonn, Wegelerstr. 12, 53115 Bonn

Unsere Experimente konzentrieren sich auf die morphologischen und strukturellen Eigenschaften von dünnen ( < 10 nm) hochgeordneten PTCDA Organikschichten. Dazu wurden Filme unter UHV-Bedingungen auf einem Ag(111) Substrat präpariert und mittels PL-, PLE-, FTIRRA-Spektroskopie, AFM und (SPA-)LEED charakterisiert. Die optischen und vibronischen Spektren sowie die Morphologie und das Wachstum der Filme zeigen eine deutliche Abhängigkeit von den Präparationsbedingungen, insbesondere von der Substrattemperatur. Der morphologische Übergang von einem gleichmässigem Wachstum und homogenen Schichten zu einem inselartigem Wachstum mit grossräumigen Kristalliten bei erhöhter Temperatur wird mit den Ergebnissen der optischen Untersuchungen, der Schwingungs-Spektroskopie und der Elektronenbeugung verglichen.(Finanzierung durch die DFG unter UM 6/8-1).

Elektronische Struktur von PTCDA-Monolagen auf Ag-Oberflächen

•Y. Zou, L. Kilian, A. Schöll, Th. Gleim, Th. Schmidt, R. Fink und E. Umbach
Experimentelle Physik II, Universität Würzburg, Am Hubland, 97074 Würzburg

PTCDA-Monoschichten bilden auf Ag(111)- und Ag(110)-Substraten langreichweitig geordnete kommensurable Überstrukturen aus. Für Ag(111) wird außerdem bei Tieftemperaturadsorption ein metastabiler Precursorzustand detektiert, der ebenfalls eine zum Substrat kommensurable Struktur aufweist. Mittels Nahkanten-Röntgenabsorptions-(NEXAFS)-Spektroskopie und winkelaufgelöster Photoemission (ARUPS) wurde die elektronische Struktur für die unterschiedlichen Adsorbatsysteme im Detail untersucht. Während bei Raumteperaturadsorption von PTCDA auf Ag(111) eine über das molekulare p-System vermittelte Wechselwirkung zum Metallsubstrat die elektronischen Eigenschaften der Organik-Metall-Grenzfläche bestimmt, weist der Precursor-Zustand eine nur schwache Kopplung zum Substrat auf. Die aus UPS ermittelten elektronischen Eigenschaften dieses Zustands ähneln denen von PTCDA/Ag(110). Die NEXAFS-Daten für den Precursor zeigen, dass das LUMO nicht vollständig besetzt ist. (Förderung durch das BMBF, Fkz. 05 KS1WWA 5)

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Zuletzt geändert am 14.11.2002

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