Studium der Elektron-Phonon-Kopplung in nanostrukturierten Adsorbatsystemen mittels winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie

Bumiller, Christian

kassel university press, ISBN: 978-3-86219-374-5, 2012, 142 Pages

URN: urn:nbn:de:0002-33756

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2012

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Content: Die vorliegende Arbeit widmet sich der photospektroskopischen Untersuchung der Elektron-Phonon-Kopplung (EPK) an den Adsorbatsystemen CO/Cu(110), O2/Cu(110) und Cu(100)c(2x2)N. Berücksichtigung finden dabei sowohl chemisorbierte als auch physisorbierte Konfigurationen. Während der Schwerpunkt der Untersuchungen auf stark gebunden Zuständen liegt und insbesondere der Frage nachgegangen werden soll, inwieweit sich dort die EPK von anderen Effekten trennen lässt, werden auch einige schwach gebundene Zustände im Kontext der Literatur charakterisiert. Linienbreite und -form lassen über den Real- und Imaginärteil der Selbstenergie Rückschlüsse auf die durch den Kopplungsparameter l bezeichnete Kopplungsstärke zu. Das hier zu Grunde liegende Einsteinmodell geht von der Kopplung des untersuchten Zustands an ein bestimmtes Oberflächenphonon aus. Für die drei Systeme ergibt sich das folgende Bild.

Bei den verwendeten Untersuchungstemperaturen bildet das System Kohlenmonoxid auf Cu(110) größtenteils eine molekulare Konfiguration aus. Die Auswertung der temperaturabhängigen Breite des Peaks an der Position von ca. –6,7 eV wird durch die dort vorherrschende Elektron-Elektron-Wechselwirkung und der daraus resultierenden, starken Verbreiterung erschwert. In Verbindung mit einer laufend stattfindenden Rekonstruktion der Oberfläche kann aus den Messdaten lediglich eine unrealistisch hohe obere Abschätzung des Kopplungsparameters von l=6 abgeleitet werden. Ergo lassen sich mittels PES an diesem System keinerlei belastbare quantitative Aussagen zur EPK treffen.

Beim zweiten Adsorbatsystem, Sauerstoff auf Cu(110), liegt das Augenmerk sowohl auf einem physisorbierten als auch auf zwei chemisorbierten Zuständen. Beim stark gebundenen, physisorbierten Sauerstoff bietet sich dasselbe Bild wie beim Kohlenmonoxid, nämlich maskiert eine starke Elektron-Elektron-Wechselwirkung sowie eine nicht zu stoppende Oberflächenrekonstruktion den gesuchten Effekt der EPK. Dies führt zu einer oberen Abschätzung des Kopplungsparameters im zweistelligen Bereich. Eine präzise Aussage zur EPK ist bei diesem System daher nicht möglich. Anders sieht es bei Cu(110)(2x1)O, also dem chemisorbiertem Sauerstoff aus. Der bei einem fermikantennahen Zustand nachgewiesene Kopplungsparameter l=0,25 steht in Einklang mit früheren Ergebnissen der Arbeitsgruppe. Eine stärkere Kopplung wird hingegen bei einem stark gebundenen Zustand beobachtet, nämlich l=0,7 bis 0,9. Zum Vergleich: bei reinem Kupfer beträgt l=0,15.

Das dritte Adsorbatsystem schließlich, Cu(100)c(2x2)N, weist an einem schwach gebundenen Zustand in der Nähe der Fermikante eine signifikante Abweichung der Linienform vom zu erwartenden lorentzförmigen Verlauf auf, was an diesem System zuvor noch nie beobachtet wurde. Diese Peak-Dip-Hump-Form kann durch die Spektralfunktion sehr gut modelliert werden, wobei ein Kopplungsparameter 1 £ l £ 1,5 in Verbindung mit der Kopplung des Zustands an das 40 meVPhonon für die beste Anpassung der simulierten an die experimentell ermittelte Kurve sorgt. Ein darüber hinaus charakterisierter, stark gebundener Zustand weist eine Kopplungsstärke von l=0,4 bis 0,5 auf, ohne jedoch die erwähnte Linienformänderung zu zeigen.

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