Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-173
Main Title: Untersuchungen von Adsorptionsgeometrien kleiner Moleküle und Atome mittels Photoelektronenbeugung
Author(s): Baumgärtel, Peter
Advisor(s): Bradshaw, A. M.
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: In dieser Arbeit werden lokale Adsorptionsgeometrien von Molekülen oder Atomen mittels der Photoelektronenbeugung im "scanned energy mode" bestimmt. Beugungsdaten, die im "scanned angle mode" aufgenommen wurden, werden des Weiteren zum ersten Mal mit dem Programmpaket des Fritz-Haber-Instituts simuliert. Das letzte Kapitel ist dem elementspezifischen Streuprozess der Photoelektronenbeugung gewidmet. Die Arbeit beginnt mit einer Zusammenfassung der Theorie und der Methode der Photoelektronenbeugung. In der Si(111)(V3xV3)R30°-Bor Phase nimmt das Bor den substitutionellen S5-Platz ein. Die Auswertung der scanned angle mode"-Daten ergab unter anderem Bindungslängen zum direkt unterhalb des Bors liegenden Siliziumatom von 1.98(±0.04)Å und zum darüberliegenden Siliziumatom von 2.14(±0.13) Å. Mit dieser optimierten Struktur konnten auch scanned angle mode" Daten, die an der Advanced Light Source (ALS), Berkeley, USA, gemessen wurden, erfolgreich simuliert werden. Der R-Faktor, ein Zuverlässigkeitsmaß für die Übereinstimmung von Theorie und Experiment, zeigte, wie bei den scanned energy mode"-Daten, auch bei diesen ein parabolisches Verhalten in der Nähe seines Minimums. Das Ergebnis der Analyse von Ethylen auf Si(100) konnte eine in der Literatur lang geführte Kontroverse lösen: Die Dimere bleiben bei der Adsorption von Ethylen intakt. Man erhält für die Si-Si-Bindungslänge im Dimer einen Wert von 2.36(±0.21) Å. Das Ethylen nimmt einen symmetrischen Platz direkt oberhalb des Dimers mit einem Si-C-Abstand von 1.901(±0.012) Å und einer C-C-Bindungslänge von 1.62(±0.08) Å ein. Die Anwesenheit der Wasserstoffatome des Ethylens (C2H4) konnte durch Simulationen nachgewiesen werden. Ammoniak adsorbiert auf Cu(111) in einem atop"-Platz, wobei der N-Cu-Bindungsabstand nach abgeschlossener Analyse 2.09(±0.04) Å betrug. Die besonders große, zur Oberfläche parallele Schwingungsamplitude des Stickstoffs konnte nicht von einer statischen Verschiebung des Moleküls aus dem symmetrischen atop"-Platz unterschieden werden. Auch bei diesem System erfolgte der Nachweis der Wasserstoffatome des Ammoniaks (NH3). Im letzten Kapitel wird die elementspezifische Abhängigkeit des Streuprozesses durch theoretische Berechnungen systematisch untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Elemente der Periode 6 eine kleine Amplitude in den Modulationsfunktionen aufweisen und deshalb schwierig auszuwerten sind. Diese mögliche Einschränkung der Methode kann erst durch Experimente mit einer höheren Energieauflösung endgültig interpretiert werden.
In this thesis local adsorption geometries of molecules or atoms are determinated using photoelectron diffraction in the scanned energy mode. In addition diffraction data recorded in the scanned angle mode are simulated for the first time with the programme package of the Fritz-Haber-Institut. The last chapter deals with the element specific scattering processes of the photoelectron diffraction. The thesis starts with a review of the theory and the method of photoelectron diffraction. In the Si(111)(V3xV3)R30°- boron phase the boron occupies the substitutional S5-site. The analysis of the scanned energy mode data results in bondlengths towards the silicon lying directly beneath the boron of 1.98(±0.04)Å, and towards the silicon above of 2.14(±0.13) Å. Using this optimized structure scanned angle mode data, measured at the Advanced Light Source (ALS), Berkeley, USA, were simulated successfully. For these, as well as, for the scanned energy mode data, the R-factor, a reliability factor for the correspondence between theory and experiment, shows a parabolic dependency near its minimum. The result of the analysis of ethylen on Si(100) solves a long controversy in literature: after adsorption of ethylen the dimers are still intact. The Si-Si bondlength in the dimer produces a value of 2.36(±0.21) Å. The ethylen occupies a symmetrical site directly above the dimer with a Si-C-distance of 1.901(±0.012) Å and a C-C-bondlength of 1.62(±0.08) Å. Simulations show the presence of the hydrogen atoms of the Ethylen (C2H4). Ammonia adsorbs on Cu(111) into a atop bonding site, with a N-Cu bondlength value of 2.09(±0.04) Å in the final analysis. The large vibrational amplitude, parallel to the surface, can not be distinguished from a statistic displacement of the molecule from the atop site. Within this system the proof of the hydrogen atoms of the ammonia (NH3) has been performed as well. The element specific dependence of the scattering process is investigated systematically by theoretical calculations, which ascertain the fact that the elements of the period 6 have a small amplitude in the modulation functions and thus are difficult to analyse. This possible restriction of the method can be interpreted conclusivly only by experiments performed with higher energy resolution.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-751
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/470
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-173
Exam Date: 13-Apr-2000
Issue Date: 6-Jul-2000
Date Available: 6-Jul-2000
DDC Class: 530 Physik
Subject(s): Adsorbat
Oberflächenphysik
Photoelektronenbeugung
Strukturbestimmung
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