Studien zum Einsatz der Raster-Tunnel-Mikroskopie und der lokalen Tunnel-Spektroskopie zur Nanocharakterisierung von Oberflächenmorphologien sowie der physikalischen und chemischen Oberflächeneigenschaften unter Umgebungsbedingung:
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INHALTSVERZEICHNIS
III
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
I. EINFUEHRUNG IN DEN NANOKOSMOS
1. NANOTECHNOLOGIE 1
2. DIE ENTWICKLUNGSGESCHICHTE DES RASTER-TUNNEL-MIKROSKOPS (STM) 2
3. MOEGLICHKEITEN DES STMS & ANDERER SCANNING-TIP-VERFAHREN 4
4. ENTWICKLUNG DER LOKALEN-TUNNEL-SPEKTROSKOPIE ZUR NANOBEREICHSANALYSE
7
II. GRUNDLAGEN ZUR LOKALEN-TUNNEL-SPEKTROSKOPIE
1. DIE QUANTENMECHANIK 9
2. DER QUANTENMECHANISCHE TUNNELEFFEKT ODER DER BRECHUNGSINDEX DER
'F-WELLE 10
3. DIE LOKALE-TUNNEL-SPEKTROSKOPIE (LTS) 21
3.1. BESCHREIBUNG DER TUNNELVERHAELTNISSE 22
3.2. FELDEINFLUSS AUF DIE IJ(U)-KENNLINIE 23
3.3. ABSTANDSABHAENGIGKEIT DER I-V KENNLINIE 25
3.4. KURVENVERLAUF DER I-V KENNLINIE 26
3.5. DIE TUNNELSPITZE 26
3.6. ANOMALIEN UND ARTEFAKTE 27
3.7. ANALYSE UND INTERPRETATION DER I-V KENNLINIE 28
3.8. DIE ENERGIEAUFLOESUNG DER LOKALEN-TUNNEL-SPEKTROSKOPIE 29
3.9. INELASTISCHE TUNNELSPEKTROSKOPIE (IETS) 30
III. DAS RASTER-TUNNEL-MIKRO9KON
1. DAS BURLEIGH YYARIS 5100" 31
1.1. STEUERUNG UND DATENAUFNAHME 31
1.2. DIE ELEKTRONIK 32
1.3. DER STM-MESSKOPF (ARIS-100) 34
2. DIE ARBEITSMODEN DES STM 37
2.1. DER MODUS KONSTANTEN TUNNELSTROMS ("CONSTANT CURRENT MODE") 37
2.2. DER MODUS KONSTANTER ABTASTHOEHE ("CONSTANT HEIGHT MODE") 38
2.3. LOKALE-TUNNEL-SPEKTROSKOPIE (LTS) MIT DEM STM 39
IV. MATERIALEIGENSCHAFTEN DER REFERENZPROBE HOPG
1. EIGENSCHAFTEN UND KRISTALLSTRUKTUR DES HOPG 42
2. DIE ELEKTRONISCHE STRUKTUR DES HOPG 45
3. OBERFLAECHENMORPHOLOGIE DES HOPG 51
4. KONTAMINATION DES HOPG DURCH ADSORBATE 60
5. DER EINFLUSS DES RASTEMS AUF DIE HOPG-OBERFLAECHE 62
6. DER SPITZENEINFLUSS AUF DIE ABBILDUNG 64
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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INHALTSVERZEICHNIS
IV
SEITE
V. EXPERIMENTELLER TEIL I:
ENTWICKLUNG DER LOKALEN-TUNNEL-SPEKTROSKOPIE FLTSI ZUR METHODE
1. STUDIE ZUM EINFLUSS DER MESSBEDINGUNG AUF DIE I-V KENNLINIE 65
1.1. GRUNDEINSTELLUNG DER LTS FUER DIE AUFNAHME DER I-V KENNLINIEN 66
1.2. KONTROLLE DER LTS UEBER YYIJ/Z VERS FREQUENZ" UND YY
\J/Z VERS ZEIT" SPEKTREN 67
1.3. REPRODUZIERBARKEIT DER I-V KENNLINIE 69
1.4. ABLEITUNG UND NORMIERUNG DER I-V KENNLINIE 71
1.5. DIE VORGABEN FUER DEN REGELKREIS (YYSETPOINT") 74
1.6. DER DURCHGESTIMMTE POTENTIAL BEREICH (YYVOLTAGE RAENGE") 81
1.7. EINFLUSS DES POTENTIALGANGS DES DURCHGESTIMMTEN POTENTIALBEREICHS 86
1.8. DER NULLPUNKTSVERSATZ (YYOFFSET") 90
1.9. DIE MESSZEIT 94
1.10. ANZAHL DER MESSDURCHGAENGE PRO MESSPUNKT 98
1.11. VERGLEICH VON HELL- UND DUNKELMESSUNGEN (PHOTOINDUZIERTER
TUNNELSTROM) 100
1.12. ATOMAR ORTSAUFGELOESTE I-V MESSUNGEN 105
1.13. SPITZENMATERIAL (W, C, PT, PT/IR) 110
1.14. ARTEFAKTE 118
1.15. VERGLEICH DER I-V KENNLINIEN ZWEIER VERSCHIEDENER STM 119
2. DIE LOKALE- TUNNEL-SPEKTROSKOPIE: DISKUSSION UND ERGEBNIS
122
2.1. RESUEMEE DER ERGEBNISSE DES ERSTEN EXPERIMENTELLEN TEILS 123
2.2. DISKUSSION UND INTERPRETATION DER I-V KENNLINIE UND DER DL/DV-KURVE
125
2.3. ELASTISCHE TUNNELPROZESSE 128
2.4. INELASTISCHE TUNNELPROZESSE 128
2.4.1. INELASTISCHE STREUUNG VON TUNNEL-ELEKTRONEN DURCH ANREGUNG
VIBRONISCHER 129
ZUSTAENDEN EINER KONTAMINATION IM TUNNELREGIME
2.4.2. DAS MODELL DES YYHOPPING CONDUCTORS", ZUR BESCHREIBUNG DER
INELEASTISCHEN 130
WECHSELWIRKUNG VON OBERFLAECHENPHONONEN MIT TUNNELELEKTRONEN
2.5. ZUORDNUNG DER RESONANZLINIEN DER DL/DV 132
2.5.1. ERWARTUNGSWERTE FUER TUNNELUEBERGANG DURCH SCHWACHE KOPPLUNG 132
ELEKTRONISCHER ZUSTAENDE
2.5.2. ERWARTUNGSWERTE FUER TUNNEL UEBERGAENGE DURCH SEKUNDAERE TUNNELKANAELE
138
(WECHSELWIRKUNG MIT VIBRONISCHE ZUSTAENDEN)
2.5.3. ERWARTUNGSWERTE FUER TUNNELUEBERGAENGE DURCH SEKUNDAERE TUNNELKANAELE
140
(WECHSELWIRKUNG MIT PHONONENZUSTAENDEN)
2.6. DER NULLPUNKTSVERSATZ (OFFSET) ODER DER KAPAZITIVE EFFEKT 143
2.7. DIE TEMPERATURBEDINGTE LINIENVERBREITERUNG 149
2.8. ZUORDNUNG DER RESONANZLINIEN 156
INHALTSVERZEICHNIS
V
SEITE
VI. EXPERIMENTELLER TEIL II:
ANWENDUNG DER LOKALEN-TUNNEL-SPEKTROSKOPIE
1. HOPG 154
1.1. DEFEKTE UND STOERUNGEN DES HOPG 154
1.2. ADSORBATE AUF DEM HOPG 15 7
1.2.1 .UNTERSUCHUNG DER TUNNELBARRIERE UEBER EINEM ADSORBAT 163
1.3. DAS MIT WASSERSTOFF BEHANDELTE HF-CVD HOPG (HOPG-H) 164
1.4. ERGEBNIS:
179
2. SILICIUM 180
2.1. EINFLUSS DER DOTIERUNG (N/P) DES SILICIUMS 182
2.2. VERGLEICH VON THERMISCH OXIDIERTEM (RTA-PROZESS) UND OXIDFREIEM
SILICIUM 186
2.3. SILICIUMOXID-WACHSTUM (NATUERLICHE OXIDATION) 192
2.4. ERGEBNIS:
196
3. HF-CVD DIAMANT 197
3.1. ALLGEMEINE MORPHOLOGIE DER HF-CVD DIAMANTSCHICHTEN. 199
3.2. DIFFERENZIERUNG DES NDC VON KRISTALLINEN BEREICHEN 201
3.3. CHARAKTERISTISCHE I-V KENNLINIEN DER DIAMANTFLAECHEN 204
3.3.1 .ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN DER I-V KENNLINIEN UEBER DER
DIAMANTSCHICHT 204
3.3.2. DIE CHARAKTERISTISCHEN I-V KENNLINIEN DER [100] UND [111]
KRISTALLFLAECHEN 206
3.4. ERGEBNIS:
209
VII. ABSCHLIESSENDE DISKUSSION. RESUEMEE UND AUSBLICK 210
VIII. LITERATUR
222
IX. ANHANG
1. ABKUERZUNGEN 229
2. VARIABLE 230
3. STICHWOERTER 230
X. LEBENSLAUF. WISSENSCHAFTLICHER WERDEGANG. VEROEFFENTLICHUNGEN.
AUSSTELLUNGEN. AUSZEICHNUNG |
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