Untersuchung der Adsorption organischer Moleküle auf Si(001) sowie ioneninduzierter Desorptionsphänomene auf H/Si(001) mittels XPS und STM

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2018

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-9786

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Die vorliegende Arbeit teilt sich in zwei Hauptaspekte auf, die Adsorption organischer Moleküle auf Si(001) und ioneninduzierte Prozesse auf der wasserstoffbedeckten Si(001)-Oberfläche.Aus den Experimenten zur Adsorption von Methanol auf Si(001) bei unterschiedlichen Adsorptionstemperaturen ging hervor, dass selbst bei Oberflächentemperaturen von 50 K mittels Rastertunnelmikroskopie bzw. 90 K mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie nur die Endzustände der jeweiligen Konfigurationen zu beobachten waren, was auf sehr geringe Konversionsbarrieren zwischen dem dativ gebundenen Zwischenzustand und den kovalent gebundenen Endzuständen hindeutet. Es wurde keinerlei Temperaturabhängigkeit für das Verzweigungsverhältnis der untersuchten Adsorptionskonfigurationen beobachtet, was zudem auf vergleichbare Konversionsbarrieren schließen lässt. Die Ergebnisse dienen als Referenz für zukünftige Experimente zur Adsorption von Cyclooctinalkoholen als Vertreter der bifunktionalen Cyclooctine, für die im Fall von Cyclooctinether und Cyclooctinester eine chemoselektive Reaktivität auf Si(001) über die verspannte C-C-Dreifachbindung nachgewiesen wurde. In dieser Arbeit wurde insbesondere die Adsorption von Ethinyl-cyclopropyl-cyclooctin auf Si(001) untersucht, das es ermöglichen soll, durch die Bereitstellung einer zweiten C-C-Dreifachbindung weitere organische Moleküle an die Oberfläche anzubinden. Die Ergebnisse der Röntgenphotoelektronenspektroskopie können im Rahmen einer intakten Anbindung des Moleküls über die verspannte Dreifachbindung interpretiert werden.Für die Untersuchung der Wechselwirkungen von unterschiedlichen Ionenstrahlarten mit einkristallinem Silizium wurden wasserstoffbedeckte Si(001)-Oberflächen präpariert und vor bzw. nach der Bestrahlung mittels Rastertunnelmikroskopie charakterisiert. Die Passivierung mit Wasserstoff diente der Erhöhung der Empfindlichkeit der Messung auf Ionenschäden. Untersucht wurde die Wechselwirkung der H/Si(001)-Oberfläche mit langsamen, hochgeladenen Xenon-Ionen und schnellen Uran-Ionen. Es konnte dabei erstmals die Wechselwirkung von schnellen Schwerionen auf Halbleiteroberflächen mit atomarer Auflösung untersucht werden. Dies ermöglichte die Bestimmung einer oberen Grenze für ioneninduzierte Schäden auf 1-2 Oberflächenatome. Im Gegensatz dazu wurden für langsame, hochgeladene Xenon-Ionen ausgedehnte Strahlenschäden im Größenbereich weniger Nanometer beobachtet, was einen signifikanten Unterschied zu den Ergebnissen mit schnellen Uran-Ionen darstellt.

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