Energetik und Kinetik des Systems Cu/Re(0001) - Diplomarbeit von Ronald Wagner

Ziel der durchgeführten Untersuchungen an metallischen dünnen Filmen auf Metalloberflächenen ist nicht vordergründig eine technische Anwendung, sondern ein fundiertes Verständnis der Struktur, des Wachstums, der Stabilität sowie der elektro-nischen Eigenschaften dieser Systeme.

Die Wechselwirkungen einer Adsorbatschicht (als in gewissem Maße formbarer Komponente) mit einem Substrat (als starrer Komponente) sind vor allem bei geringen Filmdicken von besonderem Interesse, weil dem Adsorbat eine Struktur aufgezwungen werden kann, die sich deutlich von der Struktur unterscheidet, in der es ohne Wechsel-wirkungen vorliegt (Pseudomorphie). Diese metastabilen Festkörperphasen können völlig neue Materialien sein und Eigenschaften aufweisen, die sonst nicht erzielt werden können. Aber auch epitaktisches Wachstum kann, bei guter struktureller Verwandtschaft von Adsorbat und Substrat, auftreten, wobei die Wachstumsrichtung durch die Morphologie des Substrates vorgegeben werden kann. Besonders interessant ist der Übergang von der Null- zur Ein- bzw. Zweidimensionalität und von da aus weiter zur Dreidimensionalität. Ebenfalls sehr informativ sind Erkenntnisse über die (mit steigender Konzentration zunehmend eingeschränkte) Beweglichkeit der Adsorbat-teilchen auf der Oberfläche.

Die Anwendung dünner Filme liegt z.B. im Aufbau von magnetischen Speichermedien, spezieller Spiegel für die Röntgen- und Neutronenoptik, in der heterogenen Katalyse. Auch der Einfluß von Deckschichten zum Schutz von Substraten kann einen wichtigen technischen Aspekt darstellen.

Nur mit modernsten Methoden der Dünnfilmpräparation und der Oberflächenanalyse sowie einer innovativen und sehr akkuraten Arbeitsweise des Experimentators können die Eigenschaften dünner Filme erforscht werden. Diese Filme sollen dabei, ebenso wie das Substrat, möglichst einkristallin sein.

In der vorliegenden Arbeit ist ein System eingesetzt worden, bei dem ein Einkristall des hochschmelzenden Rheniums mit definierter (0001)-Oberfläche als quasi-inertes metal-lisches Substrat und Kupfer als Adsorbat gewählt wurden. Hier sollte eine Volumendiffusion der Adatome in das Substrat bzw. eine unkontrollierbare Legierungsbildung im Grenzflächenbereich nicht erfolgen. Die am System Cu/Re(0001) bereits durchgeführten Untersuchungen von He et al [GOO90], [HEG90] und Rodriguez et al [ROD91] , [ROD92] konnten überarbeitet und vervollständigt werden. Es ist versucht worden, die informelle Kapazität der angewendeten Meßmethoden (Thermodesorptions- und Augerelektronenspektroskopie) so gut wie möglich auszuschöpfen, um möglichst viel aus den durchgeführten Untersuchungen ableiten zu können.

Dabei wurde auf die Erfahrungen der letzten Jahre zurückgegriffen, die ihren Niederschlag in der Literatur fanden. Zu nennen sind hier vor allem zum Thema Thermodesorptionsspektroskopie die Arbeiten Redhaed [RED62], King [KIN75], Bauer et al [BAU75] sowie Habenschaden und Küppers [HAB83], weiterhin der Übersichtsartikel von de Jong [JON90] sowie die auf konkrete Systeme bezogenen Arbeiten von Bauer et al [BAU74] (Cu/W(110)), Payne et al [PAY96] (Cu/Mo(110)) und Rodriguez [ROD92] (Pd/Re(0001)). Zum Thema Augerelektronenspektroskopie wurde hauptsäch-lich auf die Artikel von Biberian et al [BIB79] und von Chang [CHA71] zurück-gegriffen. Zur Klärung spezieller Effekte auf der Oberfläche war das Studium der Schriften von Bauer et al [BAU85], Nagai [NAG86] und Kreuzer et al [KRE91] beson-ders instruktiv und hilfreich.