Zusammenfassung
In dieser Arbeit werden Untersuchungen an Adsorbaten mittels Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie
und -spektroskopie auf Metall- und Isolatoroberflächen präsentiert.
Am System Cu/Cu(111) wurde erstmals eine oszillatorische, langreichweitige Wechselwirkung experimentell
nachgewiesen, die durch ein Oberflächenzustandsband vermittelt wird. Einzelne Cu-Adatome
haben eine kleine Diffusionsbarriere von (37 ± 5)meV und sind auf hcp-Gitterplätzen adsorbiert.
In Übereinstimmung mit theoretischen Erwartungen oszilliert das Paarpotential zwischen
zwei Adatomen mit der halben Fermiwellenlänge und die Einhüllende fällt wie 1/d² mit dem
Abstand d ab. Die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Potentialminimum und -maximum beträgt
etwa 1meV. Im Falle eines Potentialminimums/-maximums ist die lokale Zustandsdichte am
Ferminiveau zwischen den Adatomen reduziert/erhöht. Die Diffusion von Adatomen in künstlich
erzeugten Nanostrukturen kann auf einzelne eindimensionale Kanäle eingeschränkt werden. In
einem Dimer können sich die Kupferatome bei 8K sowohl auf fcc- als auch auf hcp-Gitterplätzen
aufhalten, während in längeren Ketten ausschließlich eine Adsorption auf fcc-Gitterplätzen beobachtet
werden konnte.
NaCl(100)/Cu(111) zeigt ein Interfacezustandsband mit einer gegenüber der reinen Cu(111)-Oberfläche
zu höherer Energie verschobenen Dispersion. Es wird ein einfaches Modell aufgestellt, das
ein grundlegendes Verständnis der beobachteten Dispersion schafft. Dieses Interfacezustandsband
zeigt eine eindimensionale Bandaufspaltung, die sich in Rastertunnelmikroskopie-Bildern als stehende
Wellen bemerkbar macht. Moiré-Muster, die durch das inkommensurable Wachstum zustande
kommen, bewirken über eine Modulation des Potentials diese Bandaufspaltung. An Chlor-Fehlstellen
findet man einen gebundenen Zustand. An NaCl-Inselkanten kann darüber hinaus Brechung
von Elektronen im Grenzflächenzustandsband beobachtet werden.
Einzelne Silber-, Kupfer- und Gold-Adatome auf NaCl(100) werden mit dem Rastertunnelmikroskop
als Erhebungen abgebildet. Der für diese Adatome gefundene Adsorptionsplatz auf einem
Chlor-Ion falsifiziert alle diesbezüglichen bisherigen theoretischen Untersuchungen. Gold hat eine
Diffusionsbarriere von (147 ± 15)meV auf NaCl(100). Atomare Manipulation einzelner Gold-Adatome
durch einen Spannungspuls kann diese gezielt in einen veränderten, stabilen Zustand
versetzen. Der Adsorptionsplatz ändert sich dabei nicht. Die Adatome können durch einen weiteren,
geeigneten Spannungspuls in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden.
Für den geplanten Aufbau eines kombinierten Tieftemperatur-Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopes
wurde eine digitale Steuerung entwickelt. |
