Dissertation/Thesis Abstract

Atomic Structure and Electronic Properties of Self-Assembled Clusters on Silicon Surfaces
by Franz, Martin, Ph.D., Technische Universitaet Berlin (Germany), 2015, 199; 27610309
Abstract (Summary)

Diese Arbeit untersucht das Wachstum, die atomare Struktur sowie die elektronischen Eigenschaften von selbstorganisierten magischen Clustern und dünnen Seltenerdsilizidfilmen auf Si-Oberflächen mittels Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie. Selbstorganisierte magische Cluster auf Oberflächen sind vielversprechende Strukturen, um die faszinierenden Eigenschaften, die Cluster als nulldimensionale Nanoobjekte aufweisen, in zukünftigen Anwendungen z. B. in hochdichten Speichermedien oder in der Katalyse nutzbar zu machen.

Für Sb auf der Si(111)7×7-Oberfläche wird das Wachstum von reinen Si-Clustern als auch von sogenannten Sb-Ringcluster beobachtet. Letzere bilden eine gleiche atomare Grundstruktur mit unterschiedlichen Stöchiometrien, indem Si-Atome durch Sb-Atome ersetzt werden, was ihre elektronischen Eigenschaften stark beeinflusst.

Die bereits ausführlich erforschten magischen In- und Ga-Cluster auf Si(111) werden als Modellsystem verwendet um die genaue Ladungsumverteilung, die während der Clusterbildung stattfindet, sowie die Effekte, die Ansammlungen von Clustern auf die elektronischen Eigenschaften haben, zu studieren. Außerdem wird die Si(557)-Oberfläche – eine Vizinalfläche zu Si(111) – als strukturiertes Substrat verwendet, um das Wachstum eindimensionaler Ketten von magischen Clustern zu ermöglichen.

Nanostrukturen, die von Seltenen Erden auf Si-Oberflächen gebildet werden, bilden das am umfangreichsten untersuchte Materialsystem in dieser Arbeit.

Aufgrund der chemischen Ähnlichkeit der dreiwertigen Seltenen Erden bilden sich die gleichen zwei Clusterarten für Tb und Dy auf der Si(111)-Oberfläche. Dies sind die sogenannten kantenzentrierten und zentrierten Seltenerdsilizidcluster, für die jeweils die atomare Struktur identifiziert und ein halbleitendes Verhalten in Rastertunnelspektroskopie Messungen beobachtet wird. Darüberhinaus zeigen die zentrierten Seltenerdsilizidcluster ein Umschalten zwischen zwei stabilen Konfigurationen.

Auf der Si(001)2×1-Oberfläche wird ein komplett anderes Wachstumsverhalten beobachtet. Hier bilden sich ebenfalls magische Dy-Silizidcluster, allerdings ordnen sich diese eindimensional und bilden Ketten bestehend aus unterschiedlich vielen magischen Clustern.

Das Wachstum dünner Tb-Silizidfilme auf Si(111) zeigt viele Ähnlichkeien mit dem Wachstumsverhalten anderer Seltener Erden in diesem Parameterbereich. Für Submonolagenbedeckungen werden eine 2"the square root of"3×2"the square root of"3 R30°-Überstruktur, eine 5×2-Überstruktur sowie Nanostäbchen, die entweder eine 2×1- oder eine 4×1-Überstruktur bilden, beobachtet. Für die 5×2-Überstruktur wird ein bestehendes Strukturmodell weiterentwickelt und im Detail untersucht, wie Positionsverschiebungen unterschiedliche Konfigurationen hervorrufen. Im Bedeckungsbereich von Monolagen bis Multilagen wird das Wachstum der TbSi2-Monolage mit 1×1-Periodizität sowie das Wachstum der Tb3Si5-Multilage mit "the square root of"3×"the square root of"3 R30°-Periodizität gefunden.

Indexing (document details)
Advisor: Dähne, Philipp
Commitee:
School: Technische Universitaet Berlin (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/4(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Applied physics
Keywords: Electronic properties, Silicon surfaces, Self-assembled clusters
Publication Number: 27610309
ISBN: 9781392355497
Copyright © 2019 ProQuest LLC. All rights reserved. Terms and Conditions Privacy Policy Cookie Policy
ProQuest