Acht, Test:

cc

(2004)
Buch / Monographie / Fach: Allgemeines, Sonstiges
Rektorat und Verwaltung
Abstract:
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Wachstum von Kohlensto_schichten: Graphen auf Ir(111) und C60 auf
Bi(111)/Si(001). Zur Untersuchung der Struktur der hergestellten Schichten wird hochau_ösende niederenergetische
Elektronenbeugung (SPA-LEED) eingesetzt.
Graphen-Schichten wurden mittels der chemischen Gasphasenabscheidung bei Temperaturen zwischen 1000 K und
1530 K hergestellt. Neben der mit dem Substrat wohlorientierten epitaktischen Phase sind zusätzlich bei Wachstumstemperaturen
zwischen 1000 K und 1460 K zufällig gedrehten Domänen zu beobachten. Unterhalb von 1200 K
zeigt das Graphen sehr hohe ungeordnete und zufällig gedrehte Strukturen. BeiWachstumstemperaturen von 1500 K
spiegeln die scharfen Moiré-Re_exe in den Beugungsbildern eine Graphen-Schicht mit nur einer Orientierung wider.
Zusätzlich sind auch auf Ir(111) Graphen-Domänen mit einem Drehwinkel kleiner als 2° vorhanden. Für diese
Domänen ist die Einrastebedingung mit dem Substrat wie bei den wohlorientierten Domänen erfüllt.
Bei der Herstellung des Graphens bei hohen Temperaturen bilden sich beim Abkühlen des Substrats bis Raumtemperatur
Falten in der Graphen-Schicht. Als Funktion der Temperatur wurden die Kinetik der Entstehung der
Falten und die Verspannung in der Graphen-Schicht untersucht. Dabei wurde der Moiré-Abstand in den Beugungsbildern
als Lupe zur Bestimmung der Änderung der Gitterkonstanten verwendet. Die Daten zeigen eine Hysterese
der Graphen-Gitterkonstante, welche sich durch den Zusammenhang zwischen der Entstehung der Falten und der
Verspannung in der Graphen-Schicht erklären lässt. Trotz Relaxation des Graphens durch Faltenbildung zeigt die
Schicht bei Raumtemperatur immer noch Druckverspannung.
Als zweite Kohlensto_schicht wurde C60 auf Bi(111)/Si(001) untersucht. Sowohl diese Schicht als auch der Bi(111)-
Film auf Si(001) wurden mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie hergestellt. Als initialisierende Nukleationsphase
dient eine bei 80 K aufgedampfte Sublage C60. Nach dem Ausheilen bis 450 K weist diese Lage ein Moiré-Muster
mit einer Periodizität von 5 nm, welche durch das Einrasten von C60 mit dem virtuellen Substrat entsteht. Schlieÿlich
wurde die Bedeckung beim weiteren Aufdampfen von C60 variiert. Bei jedem Schritt wurde ein 1D-Pro_l bei 80 K
aufgenommen. Durch den Vergleich der Pro_le miteinander geht die initiale (1_1)-Phase in die (2_2)-Phase über,
sobald die erste Lage geschlossen ist. Die Bildung der zweiten molekularen Lage C60 wird durch eine plötzliche
Relaxation der lateralen Gitterkonstanten begleitet. Zusätzlich wurde bestätigt, dass C60 -Filme dicker als 1 ML
den temperaturabhängigen Ober_ächenphasenübergang von (2 _ 2) zu (1 _ 1) bei 238 K analog zur vorherigen
Studie zeigt.
Das homoepitaktische Wachstum von C60 wurde bei Temperaturen zwischen 140 K und 400 K studiert. Durch
Beobachtung der Intensität-Oszillation des (00)-Re_exes beim Aufdampfen wurde bestätigt, dass der C60 -Film bei
einer Temperatur von 350 K Lage-für-Lage wächst. Die Abnahme der Amplitude der Oszillation mit der Wachstumstemperatur
und der Bedeckung weist auf die Existenz einer Ehrlich-Schwoebel Barriere hin.
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Wachstum von Kohlenstoschichten: Graphen auf Ir(111) und C60 auf
Bi(111)/Si(001). Zur Untersuchung der Struktur der hergestellten Schichten wird hochauösende niederenergetische
Elektronenbeugung (SPA-LEED) eingesetzt.
Graphen-Schichten wurden mittels der chemischen Gasphasenabscheidung bei Temperaturen zwischen 1000 K und
1530 K hergestellt. Neben der mit dem Substrat wohlorientierten epitaktischen Phase sind zusätzlich bei Wachstumstemperaturen
zwischen 1000 K und 1460 K zufällig gedrehten Domänen zu beobachten. Unterhalb von 1200 K
zeigt das Graphen sehr hohe ungeordnete und zufällig gedrehte Strukturen. BeiWachstumstemperaturen von 1500 K
spiegeln die scharfen Moiré-Reexe in den Beugungsbildern eine Graphen-Schicht mit nur einer Orientierung wider.
Zusätzlich sind auch auf Ir(111) Graphen-Domänen mit einem Drehwinkel kleiner als 2° vorhanden. Für diese
Domänen ist die Einrastebedingung mit dem Substrat wie bei den wohlorientierten Domänen erfüllt.
Bei der Herstellung des Graphens bei hohen Temperaturen bilden sich beim Abkühlen des Substrats bis Raumtemperatur
Falten in der Graphen-Schicht. Als Funktion der Temperatur wurden die Kinetik der Entstehung der
Falten und die Verspannung in der Graphen-Schicht untersucht. Dabei wurde der Moiré-Abstand in den Beugungsbildern
als Lupe zur Bestimmung der Änderung der Gitterkonstanten verwendet. Die Daten zeigen eine Hysterese
der Graphen-Gitterkonstante, welche sich durch den Zusammenhang zwischen der Entstehung der Falten und der
Verspannung in der Graphen-Schicht erklären lässt. Trotz Relaxation des Graphens durch Faltenbildung zeigt die
Schicht bei Raumtemperatur immer noch Druckverspannung.
Als zweite Kohlenstoschicht wurde C60 auf Bi(111)/Si(001) untersucht. Sowohl diese Schicht als auch der Bi(111)-
Film auf Si(001) wurden mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie hergestellt. Als initialisierende Nukleationsphase
dient eine bei 80 K aufgedampfte Sublage C60. Nach dem Ausheilen bis 450 K weist diese Lage ein Moiré-Muster
mit einer Periodizität von 5 nm, welche durch das Einrasten von C60 mit dem virtuellen Substrat entsteht. Schlieÿlich
wurde die Bedeckung beim weiteren Aufdampfen von C60 variiert. Bei jedem Schritt wurde ein 1D-Prol bei 80 K
aufgenommen. Durch den Vergleich der Prole miteinander geht die initiale (11)-Phase in die (22)-Phase über,
sobald die erste Lage geschlossen ist. Die Bildung der zweiten molekularen Lage C60 wird durch eine plötzliche
Relaxation der lateralen Gitterkonstanten begleitet. Zusätzlich wurde bestätigt, dass C60 -Filme dicker als 1 ML
den temperaturabhängigen Oberächenphasenübergang von (2  2) zu (1  1) bei 238 K analog zur vorherigen
Studie zeigt.
Das homoepitaktische Wachstum von C60 wurde bei Temperaturen zwischen 140 K und 400 K studiert. Durch
Beobachtung der Intensität-Oszillation des (00)-Reexes beim Aufdampfen wurde bestätigt, dass der C60 -Film bei
einer Temperatur von 350 K Lage-für-Lage wächst. Die Abnahme der Amplitude der Oszillation mit der Wachstumstemperatur
und der Bedeckung weist auf die Existenz einer Ehrlich-Schwoebel Barriere hin.
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