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Autor:
Stimpel, Tanja 
Originaltitel:
Selbstorganisiertes Wachstum von C60-Fullerenen auf rekonstruierten Silizium-Oberflächen 
Übersetzter Titel:
Self-organized growth of fullerene C60 on reconstructed silicon surfaces 
Jahr:
2003 
Typ:
Dissertation 
Einrichtung:
Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik 
Betreuer:
Baumgärtner, Hermann, Prof. Dr.-Ing. 
Gutachter:
Baumgärtner, Hermann, Prof. Dr.-Ing.; Eisele, Ignaz, Prof. Dr. rer. nat. 
Format:
PDF 
Sprache:
Deutsch 
Fachgebiet:
Physik, Astronomie 
Schlagworte:
Silicium ; Festkörperoberfläche ; Buckminsterfulleren ; Kristallwachstum 
Stichworte:
Fullerene, Oberflächenphasen, Oberflächenrekonstruktionen, Silizium-Oberflächen 
Kurzfassung:
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Mechanismen des selbstorganisierten Wachstums von Buckminsterfullerenen (C60) auf rekonstruierten Silizium-Oberflächen. Es werden dazu sowohl die Oberflächen selbst als auch die Adsorption von Fullerenen auf diesen untersucht und Modelle für die experimentellen Beobachtungen entwickelt sowie mögliche Anwendungen untersucht. Bor-Oberflächenphasen sind in der Oberflächenphysik seit Jahren Gegenstand der Forschung. Bei ihrer Untersuchung stellte sich bisher stets die Frage, welcher Bindungsplatz an der Oberfläche bzw. im Kristallgitter von den Boratomen eingenommen wird. Mehrere Forschungsgruppen sagten zwei verschiedene mögliche Bindungsplätze voraus, konnten jedoch jeweils nur einen beobachten. In dieser Arbeit ist es nun gelungen, die Präparation der Oberflächenphase mit Mitteln der MBE durchzuführen und auf diese Weise beide vorhergesagten Phasen zu erzeugen und im STM zu beobachten. Erstmals konnten in dieser Arbeit auch der temperaturinduzierte Phasenübergang zwischen den beiden Oberflächenphasen nachgewiesen werden. Dadurch konnte geklärt werden, dass tatsächlich beide Oberflächenphasen auf Silizium existieren und aufgrund ihrer verschiedenen Bindungsplätze auch verschiedene Eigenschaften hinsichtlich der Beweglichkeit besitzen. Dies konnte mit elektrischen Untersuchungen aus anderen Arbeiten korreliert werden. Des weiteren wird aufgrund der passivierenden Wirkung einer der beiden Phasen ein Verfahren vorgestellt, das zur Passivierung von Silizium-Oberflächen über längere Zeiträume an Luft verwendet werden kann. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Untersuchung des Wachstums von C60-Fullerenen auf Silizium. Daher wird im folgenden Kapitel zunächst die Adsorption auf reinen Silizum-Oberflächen der <111>- und <100>-Orientierung betrachtet. Es ergibt sich weder ein geordnetes Lagenwachstum von C60 auf diesen Substraten noch das Wachstum geschlossener Lagen. Vielmehr tritt ab Beginn der C60-Abscheidung Multilagenwachstum auf. In dieser Arbeit wurde in dem Zusammenhang erstmals das Überwachsen von Fullerenen mit Silizium untersucht und Grenzen für das einkristalline Überwachsen gefunden sowie die Segregation von C60 während des Wachstums charakterisiert. Damit wurde ein wichtiger Schritt zu Einbettung von C60 in Silizium-Bauelemente getan. In der Folge wurden Untersuchungen zur Bildung von Siliziumcarbid auf Silizium mittels C60 als Precursor angestellt. Aufgrund von Verspannungen zwischen Siliziumsubstrat und erzeugtem SiC kommt es hier nicht zu einem Wachstum von geschlossenen Schichten, sondern zum Volmer-Weber-Wachstum von SiC-Inseln ungleicher Größe. Für die Vereinheitlichung der Größe von SiC-Inseln wurde hier ein Verfahren entwickelt, das mittels vergrabenen C60 als Precursor monodisperse SiC-Dots in Silizium erzielen kann. Von den Ergebnissen auf reinem Silizium ausgehend wird im darauf folgenden Kapitel eine Lösung für das Aufbringen von geschlossenen Monolagen von Fullerenen auf Silizium entwickelt. Die Anordnung von Fulleren-Monolagen in einer dichtesten Kugelpackung konnte hier durch eine weitgehende Entkopplung von Substrat und Fullerenen erzielt werden. Diese Entkopplung wurde im vorliegenden Fall durch das Einbringen der zuvor untersuchten Bor-Oberflächenphase erreicht, die vor der Aufbringung von Fullerenen alle freien Valenzen der Oberfläche absättigt und somit die Beweglichkeit der C60 signifikant erhöht. Damit wird es den C60 ermöglicht, sich optimal anzuordnen. In diesem Anordnungsprozess kommt es zur Bildung von zwei Fulleren-Domänen. Waren ähnliche Anordnungen von Fullerenen auf einer Silber-Oberflächenphase auch bereits beobachtet, so konnten dennoch hier wichtige Erkenntnisse hinzugewonnen werden. Die genaue Anordnung der Fullerene relativ zur Bor-Oberflächenphase konnte in dieser Arbeit geklärt werden. Neu erkannt wurde die Orientierung der Symmetrieachsen der Fullerene relativ zum Substrat. Dazu wurden hochauflösende STM-Messungen durchgeführt. 
Tag der mündlichen Prüfung:
14.11.2003 
Eingestellt am:
03.12.2003 
Ort:
Neubiberg 
Stadt (Autor):
Hohenwart 
Vorname (Autor):
Tanja 
Nachname (Autor):
Stimpel