Winkelauflösende Photoelektronen-Nanospektroskopie an reinen und nanostrukturierten Schichtsystem-Oberflächen
Final Report Abstract
Ziel dieses Projektes war die Untersuchung der elektronischen Eigenschaften lateral strukturierter Schichtsystemoberflächen mittels orts- und winkelauflösender Photoelektronenspektroskopie mit Synchrotronstrahlung. Dazu wurden zu Beginn des Förderzeitraums 2005 zunächst die apparativen Voraussetzungen geschaffen und eine modulare Präparationskammer sowie eine Vorrichtung für räumlich begrenzte Adsorbatdepositionen entwickelt und aufgebaut. Die Bedampfungseigenschaften dieser Vorrichtung sowie die damit erzeugten Nanostnikturierungen wurden mit unserem Photoelektronenspektromter (SPECS PHOIBOS 150) an der Beamline BW 3 (Hasylab/Hamburg), dem Rasterphotoelektronen-Mikroskop am MAX-lab in Lund (Schweden) und dem Photoemissions-Elektronen-Mikroskop am BESSY in Berlin untersucht. Desweiteren führten wir sog. empirische Tight-Binding Simulationsrechnungen der Bandstruktur vor und nach der Rb-Adsorption auf 17-TaS2 durch. Die gewonnenen Daten liefern uns neue Einblicke in das Adsorptions- und Interkalationsverhalten von Alkalimetallen auf Schichtsystemen. Es zeigt sich, dass der Nukleationsprozess auf der Probenoberfläche bzw. in den ersten Van-der-Waals-Lücken nicht durch die Diffusionslänge der Adsorbatatome beschränkt ist. Weiter zeigt sich, dass es neben natürlichen Interkalationswegen wie Stufenkanten eine Vielzahl von weiteren, homogen verteilten Interkalationskanälen im direktbedampften Bereich gibt. In Bezug auf den Mechanismus des beim Übergangsmetalldichalcogenids 1T-TaS2 auftretenden Metall-Isolator-Übergangs konnte eine räumliche Zuordnung zwischen Ändenrug der Überstruktur und gesteigerter Lokalisation der Ta 5d Elektronen in k||- und k|-Richtung sowie Entstehen einer Energielücke bei EF gemacht werden. Zusammen mit den Simulationsrechnungen, die bei alleiniger Änderung der Überstruktur nicht das Entstehen einer Energielücke zeigen, wird von unseren Ergebnissen die Vorstellung eines Mott-Hubbard-artigen Übergangs gestützt. Um die Art der Einflussnahme von interkalierten Atomen aufdie Periodizität der Ladungsdichtewelle näher zu untersuchen, haben wir Messungen an dem Fehlanpassungssystem (PbS)1.13TaS2 gemacht. Bei diesem Schichtsystem, bei dem quasi ein kubisches PbS-Gitter in die Van-der-Waals-Lücken ,interkaliert' ist, zeigt sich eine Unterdrückung der Ladungsdichtewelle in den hexagonalen Schichten. Die Untersuchung der Bindungsart zeigt einen Queraustausch von Metallatomen zwischen den Schichten.
