dc.contributor.author
Zöphel, Sven
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:24:41Z
dc.date.available
2000-02-28T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6080
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10279
dc.description
TITEL, Inhaltsverzeichnis
2 EINLEITUNG 5
3 ALLGEMEINE GRUNDLAGEN 7
3.1 Theorie der Rastertunnelmikroskopie 8
3.2 Manipulationstechniken 12
3.3 Die (211)- und (311)-Oberflächen des Kupfers 14
3.4 Die Präparation der Proben 15
3.5 Die Präparation der Spitze 16
4 DER AUFBAU EINES TIEFTEMPERATUR-RASTERTUNNELMIKROSKOPS 19
4.1 Das UHV-System 20
4.2 Der STM-Kryostat 21
4.3 Der Manipulator und das Probentransfersystem 24
4.4 Die Probenhalter 25
4.5 Präparationsmöglichkeiten 27
4.6 Das STM 29
4.7 Die Steuerelektronik 33
4.8 STM-Performance 35
4.9 Das AFM-Modul 38
5 CO AUF CU(211) 41
5.1 Abbildung von CO 42
5.2 Anwendung der lateralen Manipulation zur Bestimmung des Adsorptionsplatzes
von CO 45
5.3 Informationen aus dem Regelsignal bei der Manipulation von CO-Ketten 53
5.4 CO-Dimere 57
5.4.1 Versuche bei variabler Spannung 61
5.4.2 Versuche bei variablen Strom 62
5.4.3 Abhängigkeit vom Ort 64
5.5 Diffusion von CO 65
5.6 Zusammenfassung der Experimente mit CO 69
6 NaCl AUF Cu(211) UND Cu(311) 73
6.1 Das Wachstum von NaCl/Ge(100) 74
6.2 Das Wachstum von NaCl/Cu(211) bei T<180K 75
6.3 Das Wachstum von NaCl/Cu(211) bei T>300K 77
6.4 Das Wachstum von NaCl/Cu(311) 86
6.5 Weiterführende Experimente 91
7 ZUSAMMENFASSUNG 93
7.1 Ausblick 95
8 LITERATURVERZEICHNIS 97
8.1 Eigene Veröffentlichungen 100
dc.description.abstract
Während dieser Arbeit wurde ein Rastertunnelmikroskop aufgebaut, das für den
Betrieb bei tiefen Temperaturen optimiert wurde. Zwischen der Basistemperatur
von 9.5K und Raumtemperatur kann die Probentemperatur kontinuierlich variiert
werden. Bei einem Verbrauch von weniger als 0.1lHe/h beträgt die Standzeit 49
Stunden. Die Präparation der Proben außerhalb des STM und der Transfer können
bei Temperaturen von minimal 20K erfolgen. Ein optischer Zugang und eine
Möglichkeit für die ´in situ´ Präparation im STM sind ebenfalls vorhanden. Die
Auflösung senkrecht zur Oberfläche ist besser als 1/1000pm. Die digitale
Steuerung des STM ermöglicht die Messung elektronischer und vibronischer
Zustände einzelner Adsorbat- und Substratatome bzw. -moleküle mit dem STM
sowie deren präzise laterale und vertikale Manipulation. Der maximale
Scanbereich beträgt 3.5µm bei Raumtemperatur und 1.4µm bei 10K.
Auf die Cu(211) wurden geringe Bedeckungen von Kohlenmonoxid aufgebracht und
untersucht. Mit Hilfe verschiedener Manipulationstechniken wurden neue
Adsorptionsplätze auf dieser Oberfläche nachgewiesen: der Platz ´on top´ auf
einem Kupferatom der (111)-Terrasse und der ´on top´ Platz neben einem
weiteren CO-Molekül, mit dem zusammen ein Dimer gebildet wird. Das Aussehen
und die Stabilität dieses Dimers wurden in Abhängigkeit von Strom und Spannung
untersucht. Für den Zerfall des Dimers ist die Anregungskette: Tunnelelektron
-> Frustrierte Rotation des CO -> multiple Frustrierte Translation -> Zerfall
des Dimers verantwortlich. Ein CO-Dimer stellt die Einheitszelle der
(3x1)-Überstruktur von CO auf Cu(211) dar. Durch den Aufbau dieser Struktur
aus einzelnen Molekülen mit Hilfe von atomarer Manipulation ist es gelungen,
die Bindungsplätze der einzelnen Moleküle in dieser Struktur mit Hilfe des STM
zu bestimmen. Die Diffusionsbarriere für CO auf Cu(211) wurde mit
temperaturabhängigen Messungen auf 140meV abgeschätzt.
Das Wachstum von NaCl auf der Cu(211) führt bei Raumtemperatur zu einer
Facettierung der Oberfläche in sehr lange schmale mit NaCl bedeckte
(311)-Facetten und unbedeckte vicinale (111)-Gegenfacetten. Dies kann dadurch
begründet werden, daß (1) NaCl bevorzugt in (100)-terminierten Schichten
wächst, (2) die Gitterkonstanten von NaCl und Cu(311) ähnlich sind und (3) die
Kupferoberfläche bei Raumtemperatur ein hohe Mobilität aufweist. Die Breite
der mit NaCl bedeckten Facetten variiert mit der Temperatur, ihr Abstand
statistisch. Auf Cu(311) wächst NaCl im Lagenwachstum.
de
dc.description.abstract
A scanning tunneling microscope has been build, which is specially optimised
for operation at low temperatures. The sample temperature can be continuously
varied between 9.5K and 300K. The low helium consumption of less than 0.1lHe/h
is good for operating the system for about 49 hours between refills. Sample
preparation outside of the STM and transfer into the STM can be done at
temperatures down to 20K. Optical access and the possibility of preparing the
sample ´in situ´ in the STM have also been incorporated. Because of the
surrounding helium cooled radiation shield the sample remains clean for
months. The resolution of the STM perpendicular to the sample surface is
better than 1/1000pm. All tunneling parameters are digitally controlled. This
allows us to manipulate single atoms or molecules at and off the surface in a
precisely controlled manner laterally and vertically. It is also possible to
measure electronic and vibrational states of single adsorbed molecules. The
scanning region is 3.4µm at ambient temperature and 1.4µm at 10K.
Dilute coverages of CO on Cu(211) have been investigated. With the help of
atomic manipulation techniques new adsorption sites of CO have been
discovered: the place ´on top´ of a copper atom of the (111)-terrace and the
´on top´ site next to another CO-molecule of the step edge. The latter dimer-
configuration has been investigated in detail by inelastic tunneling
spectroscopy. The reaction chain: inelastic tunneling electron -> frustrated
rotation of CO -> multiple frustrated translation of CO -> the breaking of the
CO-dimer has been revealed. The CO-dimer is in addition the basic unit of a
CO(3x1) structure on Cu(211). To determine the binding sites of the molecules
within this overstructure the CO(3x1) was built up of single CO-molecules with
atomic manipulation. Temperature dependent measurements suggested a diffusion
barrier of 140meV for CO on Cu(211).
NaCl grown on Cu(211) at ambient temperature leads to NaCl covered long and
narrow stripes of Cu(311)-facets and uncovered (111)-facets. This is due to
the facts that (1) NaCl tends to form (100)-terminated layers, (2) the lattice
matching of Cu(311) and NaCl and (3) the sufficient mobility of the surface
atoms. The width of NaCl covered (311)-facets can be varied by the growth
temperature. Spacing is statistical. On Cu(311) NaCl grows layer by layer.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
automated assignment
dc.subject
07.79.C 61.16.C 68.55 33.10.T
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik
dc.title
Der Aufbau eines Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskops und
Strukturuntersuchungen auf vicinalen Kupferoberflächen
dc.contributor.firstReferee
Professor Karl-Heinz Rieder
dc.contributor.furtherReferee
Professor Ullrich Köhler
dc.contributor.furtherReferee
Prof. J. Fuhrhop, Prof. J. Dohrmann
dc.date.accepted
2000-02-16
dc.date.embargoEnd
2000-08-24
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2000000257
dc.title.translated
The building of a low temperature scanning tunneling microscope and structural
investigations on vicinal copper surfaces
en
refubium.affiliation
Physik
de
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FUDISS_thesis_000000000309
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open access