ISBN 978-3-8439-0267-0

978-3-8439-0267-0, Reihe Physik

Carsten Tröppner
Ultradünne Kobaltoxid- und Kupferoxid-Filme auf Metalloberflächen

169 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rastertunnelmikroskop aufgebaut, mit dem Oberflächen unter Ultrahochvakuum (UHV) und bei tiefen Temperaturen (80K bzw. 6K) auf atomarer Skala untersucht werden können. Bei der Entwicklung des Rastertunnelmikroskops wurde ein neuer Weg beschritten und dieses als kompakte und mobile Einheit konzipiert, die innerhalb der UHV-Kammer bewegt und mittels eines Schleusensystems aus dieser ausgeschleust werden kann. Für den Transfer des Rastertunnelmikroskops in den Kryostaten und aus diesem heraus, wurde ein Aufzugsystem entwickelt, das einen neuartigen Transfermechanismus für den Einsatz im UHV-Bereich darstellt.

Mittels Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie und –spektroskopie wurde die atomare sowie die elektronische Struktur eines ultradünnen Kobaltoxid-Films und eines ultradünnen Kupferoxid-Films erforscht. Obwohl diese Filme nur wenige Atomlagen dick sind, weisen sie atomare Strukturen auf, die deutliche Eigenschaften des Volumenkristalls zeigen. Durch die Wechselwirkung mit dem jeweiligen Metallsubstrat, auf dem diese Filme aufgebracht sind, ergeben sich jedoch zum Teil starke Verzerrungen in der Struktur. Im Gegensatz zum CoO-Volumenkristall, der ein Ladungstransferisolator ist, besitzt der dünne CoO-Film metallischen Charakter. Der dünne Cu₂O-Film hingegen weist eine Bandlücke auf und zeigt damit bereits deutliche Eigenschaften des isolierenden Volumenkristalls. Eine „0V-Anomalie“ in den dI/dU-Spektren des CoO-Films wird auf die Signatur eines Kondoeffekts zurückgeführt. Für beide untersuchten Systeme verschieben sich die Energien der Feldemissionsresonanzen im Vergleich mit der unbedeckten Substratoberfläche in Richtung geringerer Energien. Die Analysen dieser Arbeit führen dies darauf zurück, dass sich innerhalb der dünnen Oxidfilme Quantentrogzustände ausbilden.