Erzeugung und Charakterisierung metallischer Nanostrukturen auf n-Si(111) : : H-Einkristalloberflächen / / Martin Hugelmann.

• VerfasserIn: Hugelmann, Martin,
• Place / Publishing House: Karlsruhe, Germany : : KIT Scientific Publishing,, [2004]; ©2004
• Year of Publication: 2004
• Language: German
• Physical Description: 1 online resource (vii, 189 pages)

Zyklische Voltammetrie und elektrochemisches Rastertunnelmikroskop (STM) wurden dazu verwendet die Eignung der Metalle Co, Pb, Cu und Au zur lokalisierten Elektrodeposition auf n-Si(111):H Einkristalloberflächen zu untersuchen. Dabei konnten auf atomar glatten n-Si(111):H Oberflächen abgeschiedene Co, Cu und Au Cluster mittels STM abgebildet werden. Die in situ Charakterisierung elektrochemisch gewachsener makroskopischer Co/n-Si(111):H, Pb/n-Si(111):H, Cu/n-Si(111):H und Au/n-Si(111):H-Kontakte erlaubte das elektronische Kontaktverhalten zu bestimmen. Mit Hilfe der gewonnen Erkenntnisse konnten 0D und 1D Pb-Nanostrukturen auf n-Si(111):H-Oberflächen lokalisiert aufgewachsen werden. Zur in situ Charakterisierung von Nanostrukturen wurden die Distanz-Tunnel-Spektroskopie (DTS) und die Kontakt-Spektroskopie (CS) eingesetzt. Im System Au(111)-Substrat/Au-Spitze erlaubte eine modifizierte DTS-Annäherungsroutine den Abstandsnullpunkt zwischen Oberfläche und STM-Spitze mit einer Genauigkeit von 1/3 Monolage zu bestimmen und Oszillationen der Barrierenhöhe in Abhängigkeit des Abstands zu messen. In situ Strom/Spannungs-Messung an 1D Goldpunktkontakten wiesen auf ein rein ohmsches Verhalten hin. Unterdessen spiegelten CS-Untersuchungen an Au/n-Si(111):H-Nanodioden gleichrichtendes Kontaktverhalten wider, wobei im Vergleich zu makroskopischen Au/n-Si(111):H-Kontakten eine um fünf Dekaden höhere Stromdichte ermittelt werden konnte.

Table of Contents

1 Einleitung. -- 2 Grundlagen -- 2.1 Elektrochemische Grundlagen -- 2.1.1 Die Nernst-Gleichung -- 2.1.2 Das Modell der niederdimensionalen iD (i=0,1,2) Systeme -- 2.1.3 Wachstumsmechanismen2.1.4 Die Phasengrenze Festkörper/Elektrolyt. -- 2.2 Das Raster-Tunnel-Mikroskop (STM) -- 2.2.1 Das elektrochemische Raster-Tunnel-Mikroskop (EC-STM) -- 2.3 Physikalische Eigenschaften von Halbleitern -- 2.3.1 Ladungsträgererzeugung und Ladungstransport in Halbleitern. 2.3.2 Die Metall/Halbleiter-Grenzfläche. -- 2.3.3 Elektrochemie an Halbleitern -- 2.3.4 Charakterisierungsmethoden von Metall/Halbleiter-Strukturen. -- 2.4 Herstellung von Nanostrukturen im EC-STM. -- 2.4.1 Potential-induzierte-Methode. -- 2.4.2 Spitzen-induzierte-Methode. -- 2.4.3 Spitzen-induzierte-Methode nach Pötzschke. -- 2.4.4 Lokalisierte Elektrodeposition nach Schindler 2.4.5 Defekt-induzierte Strukturierung. -- 2.4.6 Lokalisierte Metallauflösung. -- 2.5 In situ Charakterisierungsmethoden im EC-STM. 2.5.1 Zyklische Voltammetrie (CV). 2.5.2 Distanz-Tunnel-Spektroskopie (DTS). -- 2.5.3 Spannungs-Tunnel-Spektroskopie (VTS). -- 2.5.4 Kontakt-Spektroskopie (CS). -- 2.5.5 Charakterisierung niederdimensionaler Strukturen. -- Experimenteller Aufbau und Präparation -- 3.1 Der Messaufbau -- 3.2 Der STM-Scanner. -- 3.3 Die elektrochemische Messumgebung. 3.3.1 Die elektrochemische STM-Zelle 3.3.2 Reinigung und Sauerstoff. -- 3.4 Die Spitzenpräparation -- 3.5 Die Probenpräparation. -- 3.5.1 Die Goldoberfläche -- 3.5.2 Die Siliziumoberfläche. -- 3.6 Chemikalienverzeichnis -- Distanz-Tunnel-Spektroskopie (DTS). -- 4.1 Der Tunnelbereich . -- 4.1.1 Messung der Abstandsabhängigkeit des Tunnelstroms -- 4.1.2 Bestimmung der Barrierenhöhe -- 4.2 Der Kontaktbereich -- 4.2.1 Messung der quantisierten Leitfähigkeit -- 4.2.2 Bestimmung der Leitfähig -- 4.2.3 Strom/Spannungs-Charakterisierung von Punktkontakten. -- 4.3 Zusammenfassung. -- Die elektrochemische Metallabscheidung auf n-Si(111):H. -- 5.1 Einleitung. -- 5.2 Charakterisierung der n-Si(111):H-Oberfläche -- 5.3 Das System Co2/n-Si(111):H. -- 5.3.1 Elektrochemische Charakterisierung -- 5.3.2 In situ STM-Untersuchungen. -- 5.3.3 Die Strom/Spannungs-Kennlinie -- 5.3.4 Zusammenfassung. -- 5.4 Das System Pb2*/n-Si(111):H -- 5.4.1 Elektrochemische Charakterisierung. 5.4.2 In situ STM-Untersuchungen -- 5.4.3 Die Strom/Spannungs-Kennlinie. -- 5.5 Das System Cu2*/n-Si(111):H. -- 5.5.1 Elektrochemische Charakterisierung 5.5.2 In situ STM-Untersuchungen. -- 5.5.3 Die Strom/Spannungs-Kennlinie 5.5.4 Zusammenfassung. -- 5.6 Das System Au/n-Si(111):H. -- 5.6.1 Elektrochemische Charakterisierung -- 5.6.2 In situ STM-Untersuchungen -- 5.6.3 Die Strom/Spannungs-Kennlinie. -- 5.6.4 Zusammenfassung. -- 5.7 Ergebnisse -- Metallische Nanostrukturen auf n-Si(111): H. -- 6.1 Die delokalisierte Elektrodeposition -- 6.2 Die lokalisierte Elektrodeposition. -- 6.3 Pb-Nanostrukturen auf n-Si(111):H. -- 6.4 Zusammenfassung -- Charakterisierung von Nanodioden. -- 7.1 Kontakt-Spektroskopie an Nanodioden. -- 7.2 Erzeugung von Nanodioden -- 7.3 Ergebnisse -- 7.4 Diskussion -- 7.5 Zusammenfassung -- Zusammenfassung und Ausblick -- Anhang A -- Veröffentlichungen und Konferenzbeiträge. -- Literatur.