id,collection,dc.contributor.author,dc.contributor.contact,dc.contributor.firstReferee,dc.contributor.furtherReferee,dc.contributor.gender,dc.date.accepted,dc.date.accessioned,dc.date.available,dc.date.issued,dc.description.abstract[de],dc.format.extent,dc.identifier.uri,dc.identifier.urn,dc.language,dc.rights.uri,dc.subject,dc.subject.ddc,dc.title,dc.title.translated[de],dc.type,dcterms.accessRights.dnb,dcterms.accessRights.openaire,dcterms.format[de],refubium.affiliation[de],refubium.mycore.derivateId,refubium.mycore.fudocsId "b733ef6b-4c8f-4847-a6fa-3426ecf52ea7","fub188/14","Gonchar, Anastasia","anastasia.gonchar@gmail.com","Prof. Dr. Hans-Joachim Freund","Prof. Dr. Robert Bittl","w","2011-07-05","2018-06-08T00:12:41Z","2011-07-13T13:12:54.370Z","2011","In this work, different paramagnetic species on single crystalline MgO(001)/Mo(001) films are investigated by the means of electron paramagnetic resonance (EPR). It is shown by EPR that with the growth of MgO films at 300 K electrons trapped at grain boundaries of MgO domains appear, but disappear after annealing the film to 1100 K due to the rearrangements of the film. Subsequent electron bombardment of annealed films results in the appearance of trapped electrons at screw dislocations of MgO films. Growing the film at higher temperatures (600 K) leads to smaller amounts of line defects and better ordering, yet results in the appearence of Mo$^{5+}$ ions on the surface of MgO(001) films. As both the films grown at 300 K and the films grown at 600 K exhibit imperfections, all experiments were performed and compared for both types of films, to achieve preparation-independent results. The EPR experiments have shown that paramagnetic surface color centers, F$_\text{s}^{+}$, appear after deposition of small amounts of Mg at low temperatures on MgO thin films, as well as after contact with hydrogen atoms. The number of Mg-induced F$_\text{s}^{+}$ centers goes through a maximum with increasing Mg coverage due to the formation of metallic Mg clusters, which was confirmed by infrared (IR) spectroscopy using CO as a probe molecule. Another aim of this thesis was to investigate oxygen radicals on the surface of MgO films. Here, the first unambiguous proof for the spontaneous activation of molecular oxygen forming an {$\text O_{2}^{-}$ radical upon adsorption on an ultrathin MgO(001) film is provided. Further, these experiments have given the first experimental evidence for the presence of the polaronic distortion predicted by theory. It is shown by angular-dependent EPR experiments that the $\text{O}^-$ centers produced by reaction of nitrous oxide with F$_\text{s}^{+}$ centers are predominantly located on edges of MgO islands.||In der vorliegenden Arbeit wird Elektronenspinresonanz (ESR) Spektroskopie verwandt, um eine Reihe paramagnetischer Defekte auf einkristallinen MgO(001)-Filmen unter Ultrahochvakuumbedingungen zu untersuchen. Neben den Punktedefekten, die das primäre Ziel dieser Arbeit darstellen, hat sich gezeigt, dass die verwandten MgO-Filme, die in diesem Fall auf einer Mo(001) Oberfläche gewachsen wurden, selbst auch über paramagnetische Zentren verfügen. Filme, die bei Raumtemperatur gewachsen werden, zeigen ein paramagnetisches Signal direkt nach der Präparation, das ungepaarten Elektronen in den vorhandenen Korngrenzen des MgO-Films zugeordnet werden kann. Beim Heizen auf 1100 K bei dem sich die langreichweitige Ordnung des Films deutlich erhöht verschwindet dieses Signal. Beschießt man die ausgeheizte Probe mit Elektronen (100 eV) so findet man erneut ein paramagnetisches Signal im Volumen des Films, das man Elektronen zuordnen kann, die in Schraubenversetzungen des Films lokalisiert sind. Wird der Film bei höherer Temperaturen (600 K) gewachsen, entstehen weniger eindimensionale Gitterfehler, so dass die oben beschriebenen Volumendefekte nicht auftreten. Allerdings findet man auf den so präparierten Oberflächen Mo$^{5+}$-Ionen. Die Untersuchung der verschiedenen Punktdefekte auf der MgO Oberfläche, die das eigentliche Ziel dieser Arbeit sind, werden im speziellen durch die Mo$^{5+}$-Ionen kompliziert, da diese redoxaktive Spezies sind und daher mit den chemisch reaktiven Defekten interferieren könnten. Aus diesem Grund wurden alle Untersuchungen auch an den bei Raumtemperatur präparierten Filmen durchgeführt, die diese Komplikation nicht haben. Auf der anderen Seite wird die detaillierte Analyse der Daten bei diesen Filmen durch die spektrale Überlappung mit den Volumenzentren erschwert. Die EPR-Experimente haben gezeigt, dass paramagnetische Farbzentren, F$_\text{s}^{+}$-Zentren, sowohl nach dem Aufdampfen kleiner Mengen an Mg als auch bei dem Kontakt mit Wasserstoff auf dünnen MgO-Filmen entstehen. Die Anzahl an Mg-induzierten F$_\text{s}^{+}$-Zentren in Abhängigkeit der Mg-Bedeckung weist ein Maximum auf, da bei höheren Mg-Bedeckungen Mg-Cluster gebildet werden. Letzteres wurde mit Hilfe der Infrarotspektroskopie (IR-Spektroskopie), bei der CO als Sondenmolekül verwandt wurde, nachgewiesen. Des Weiteren wurden Sauerstoffradikale auf der MgO-Oberfläche untersucht. Es wird gezeigt, dass bei der Adsorption von molekularem Sauerstoff auf ultradünnen MgO-Filmen, deren Dicke unterhalb von etwa 10 Monolagen ist, $\text O_{2}^{-}$-Radikale entstehen. Eine detaillierte Analyse der ESR Parameter - genauer der g-Matrix- im Vergleich zu theoretischen Rechnungen liefert erste experimentelle Hinweise für eine Stabilisierung dieses Radikals aufgrund von polaronischen Verzerrungen, die von theoretischer Seite als wichtiger Grund für das Vorhandensein dieses aktivierten Zustands angesehen wird. Daneben wurden durch Reaktion von F$_\text{s}^{+}$-Zentren mit N$_2$O $\text{O}^-$-Zentren erzeugt. Mit Hilfe winkelaufgelöster ESR-Experimente wird gezeigt, dass diese $\text{O}^-$-Zentren bevorzugt Positionen zu finden sind, die entlang (100) äquivalenter Richtungen orientiert sind. Dies entspricht exakt den Erwartungen aufgrund der Historie dieser Zentren, da vorangegangene Untersuchen gezeigt hatten, dass die F$_\text{s}^{+}$-Zentren, aus denen die $\text{O}^-$-Radikale erzeugt wurden, an den Stufenkanten der MgO-Inseln lokalisiert sind.","III, 133 S.","https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/11612||http://dx.doi.org/10.17169/refubium-15810","urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000023798-0","eng","http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen","MgO||thin film||defect||color center||F center||ESR||EPR||IRAS","500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik","Defect chemistry of single crystalline MgO(001) films","Defekte Chemie der einkristallinen MgO (001)-Filme","Dissertation","free","open access","Text","Physik","FUDISS_derivate_000000009726","FUDISS_thesis_000000023798"