Beschusswinkelabhängige kinetisch induzierte elektronische Anregung in Dünnschichtsystemen

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Die folgende Arbeit behandelt die beschusswinkelabhängige elektronische Anregung in MIM (Metal-Isolator-Metal) Systemen und Einkristallen. Der Fokus dieser Arbeit liegt hierbei auf der Untersuchung von sowohl externer als auch innerer Elektronenemission, wobei zur Beschreibung der letzteren ein ballistisches Transportmodell entwickelt wird. Im Fall der externen Emission wird die Energie-, die Beschusswinkel- und die Kristallstrukturabhängigkeit für 5-10 keV Ar+ auf Ag studiert und gezeigt, dass die resultierenden Ausbeuten durch existierende Modelle von Baragiola und Sroubek beschrieben werden können. Es ist darüber hinaus innerhalb des Sroubek‘schen Hot-Spot Modells möglich, die lokal erhöhte Elektronentemperatur im Einschlaggebiet zu bestimmen. Unter Verwendung dieser Temperatur, einiger Modellannahmen und einer von Kovacs modifizierten Version des Richardson-Dushman Formalismus‘ können so die numerischen Werte für die externe Elektronenausbeute berechnet werden. Für die innere Emission wird eine klare Beschusswinkelabhängigkeit gemessen, indem die innere Ausbeute beim Übergang von senkrechtem zu streifendem Einfall um eine Größenordnung abnimmt. Dieser Rückgang ist unabhängig von der Projektilenergie sowie der Schichtdicke der beschossenen Deckelektrode. Ein weiteres wichtiges Resultat ist der für verschiedene Beschusswinkel nahezu unveränderte biasspannungsabhängige Umpolungs-punkt der inneren Emission. Dieses Resultat kann mithilfe des Meyer’schen Zwei-Temperatur Modells verstanden werden. Dieses verknüpft den biasspannungabhängigen Umpolungspunkt mit einer am Oxid herrschenden lokal erhöhten Elektronentemperatur. Für hohe Temperaturen wird hier ein linearer Zusammenhang beobachtet, bei welchem die Steigung von der Bandstruktur am Interface abhängt. Im weiteren Verlauf wird gezeigt, dass sowohl die Temperaturabhängigkeit des chemischen Potentials als auch die globale beschussinduzierte Aufheizung der Probe vernachlässigt werden können. Abschließend wird ein anisotropes Modell entwickelt, welches auf dem ballistischen Model von Baragiola basiert. Es wird demonstriert, dass das Abklingen der normierten inneren Ausbeute größtenteils verstanden werden kann, wenn angenommen wird, dass die innere Emission durch heiße Elektronen dominiert wird. Diese an der Oberfläche angeregten La-dungsträger weisen eine Winkelverteilung auf und bewegen sich anisotrop innerhalb eines Transportkegels in Richtung des vergrabenen Oxids. Dazu wird die vereinfachte Behandlung von Phänomenen wie Streuung, Transmission und anderen Anregungsmechanismen diskutiert. Abschließend werden die Resultate Monte-Carlo Simulationen von Ullah gegenüber gestellt, welcher die innere Emission sowie die Elektronenemission in Vorwärtsrichtung untersucht.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik » Experimentalphysik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beitragende:
Prof. Dr. Wucher, Andreas [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Aumayr, Friedrich [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
12.10.2012
Promotionsantrag am:
25.06.2012
Dateien geändert am:
01.08.2013
Medientyp:
Text