Promotionsvortrag von Marie Schmitz

Diese Arbeit befasst sich mit der Analyse der strukturellen Anordnung und der chemischen Eigenschaften von zwei siliziumbasierten Oberflächensystemen. Die Untersuchung wird mit Hilfe der Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), der Röntgenphotoelektronenbeugung (XPD) und der Niederenergie-Elektronenbeugung (LEED) durchgeführt. Vor der Untersuchung der Systeme werden die sauberen und rekonstruierten Oberflächen mit XPS, XPD und LEED untersucht. Zunächst wird ein System mit einer dünnen Schicht Platin auf einem p(2 × 1) rekonstruierten Si(100)-Substrat durch Elektronenstrahlverdampfung hergestellt. Bei 1/6 ML Platin bildet sich nach einer Hochtemperaturglühung bei etwa T ≈ 1000 °C ein niedrigdimensionales Si-Pt Silizid. Hochauflösende XPS-Spektren der Si 2p- und Pt 4f-Signale weisen auf eine Bindung zwischen den Silizium- und Platinatomen hin. Es gibt eine signifikante Komponente, die eine Pt-Pt-Wechselwirkung anzeigen könnte. Es werden XPD-Messungen der Si 2p- und Pt 4f-Signale durchgeführt und anschließend mit verschiedenen Ausgangsstrukturen simuliert. Das beste Strukturmodell ergibt R-Faktoren unter 0,1

sowohl für Si 2p- als auch für Pt 4f-Signale. Die Einheitszelle der Strukturanordnung enthält 4 Platinatome mit einer Periodizität von ([3, −6]; [4, 0]). Die oberste Siliziumschicht ordnet sich in einer kreuzförmigen Struktur zwischen den Platinatomen um.

Als zweites System wird Silizium auf eine (2 × 1) rekonstruierte Au(110)-Oberfläche abgeschieden, wodurch eine niedrigdimensionale Oberflächenlegierung gebildet wird. Während die Probe auf einer Temperatur von T = 400 °C gehalten wird, werden 0,2 ML Si durch physikalische Gasphasenabscheidung aufgebracht. Die Untersuchung mit LEED ergibt eine Kombination aus zwei sich überlappenden Bereichen, die durch die Matrizen ([10, −2]; [−1, 4]) und ([10, 2]; [1, 4]) beschrieben wird. Hochauflösende XPS-Messungen der Au 4f- und Si 2p-Signale zeigen zwei unterschiedliche Komponenten, die Au-Si-Bindungen zugeordnet werden können. XPD-Muster, die für Au 4f und Si 2p aufgezeichnet werden, werden mit unterschiedlichen strukturellen Anordnungen simuliert. R-Faktoren unter 0,1 zeigen eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den gemessenen Daten. Das resultierende Strukturmodell stimmt mit der Größe der Einheitszelle überein, die bei der LEED-Messung ermittelt wurde. Außerdem stimmt es mit der Rekonstruktion der fehlenden Reihen des Substrats überein. In dem Strukturmodell sind die obersten Goldatome zwischen den Siliziumatomen angeordnet.

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