Titelaufnahme

Titel
Growth of transition metal oxides in 2D layers : probing and tuning the properties of matter at the atomic-scale / Thomas Obermüller
Verfasser/ VerfasserinObermüller, Thomas
Begutachter / BegutachterinNetzer, Falko ; Pacchioni, Gianfranco
Erschienen2015
UmfangV, 158 S. : Zsfassungen (2 Bl.) ; Ill.
HochschulschriftGraz, Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassungen in dt. und in engl. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Übergangsmetalloxide / Dünne Schicht / Schichtwachstum / Manganoxide / Wolframoxide / Übergangsmetalloxide / Dünne Schicht / Schichtwachstum / Manganoxide / Wolframoxide / Online-Ressource
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-86033 Persistent Identifier (URN)
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Growth of transition metal oxides in 2D layers [28.4 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In der Oberflächenphysik ist die präzise Steuerung und ausführliche Charakterisierung von ultradünnen Schichtwachstum von Übergangsmetalloxiden (TMO) auf Metallsubstraten von zentraler Bedeutung für die Erhebung von verlässlichen empirischen Daten, welche wiederum zur Optimierung und Erweiterung von den bestehenden theoretischen Modellen und Ansätzen, wie zum Beispiel Dichtefunktionaltheorie (DFT), verwendet werden können. Inhalt dieser Arbeit ist die Untersuchung des kontrollierten Wachstums von TMOs mittels Rastertunnelmikroskopie in Verbindung mit weiteren Methoden der Oberflächenphysik. Zusätzlich wird ein neuartiger viel-versprechender experimenteller Ansatz vorgestellt mit dem Wachstum durch starke elektrische Felder effektiv beeinflusst und kontrolliert werden kann. Die Untersuchungen betreffen die TMO Systeme MnxOy und WOx auf der Ag(100) Oberfläche.Das (2x1)-MnO/Ag(100) System zeigt ein hoch anisotropisches Wachstum in Form von langen und schmalen Streifen, die dadurch ein komplexes Oberflächennetzwerk bilden. Der Wachstumsmechanismus dieses Systems wurden mittels DFT-Berechnungen erklärt. Die (WO3)3 Cluster aufgedampft bei Raumtemperatur bilden verzweigte fraktale Inseln. Beim Aufdampfen über einer Schwellentemperatur von 700 K entsteht eine vollständige intakte 2D WOx Benetzungsschicht auf der Oberfläche. Auf der Oberseite der Schicht konnte beginnendes 3D Wachstum in Form von scharfen Nadeln beobachtet werden. Da das Ausmaß der Schicht den Nanometerbereich übersteigt (bis zu 1m) wurde zusätzlich die niederenergetische Elektronenmikroskopie zur Untersuchung der Wachstum-Kinetik angewendet. Zudem wurden an beiden Systemen Versuche mit starken elektrischen Feldern (1-2 V/nm) in einem eigens dafür konstruierten UHV Apparat durchgeführt. Beachtliche feldinduzierte Oberflächenmodifikationen, die mit STM und Auger Elektronen Spektroskopie charakterisiert wurden, konnten in allen Versuchen beobachtet werden.

Zusammenfassung (Englisch)

In surface science, accurate controlling and detailed characterization of metal supported ultrathin film growth of transition metal oxides (TMO) is a central requirement for collecting reliable empirical data which in turn can be used to improve and extend the existing theoretical models and approaches, such as density functional theory (DFT). In this work, the controlled growth of TMOs on the Ag(100) surface is investigated by means of scanning tunneling microscopy (STM) in conjunction with various other surface science techniques. In addition, a novel promising experimental approach to effectively affect and control the growth of TMOs by high electric fields is presented. The investigations concerned the TMO systems MnxOy and WOx on the Ag(100) surface. The strikingly anisotropic growth of the (2x1)-MnO/Ag(100) system is characterized by long and narrow stripes which form a complex 2D surface network of MnO islands. The growth mechanism of this system has been rationalized by first-principle DFT calculations. The (WO3)3 clusters deposited at room temperature form ramified fractal islands. Above a threshold temperature of 700 K, a fully intact 2D WOx wetting layer emerges at the surface. On top of this layer, beginning 3D growth in form of sharp needles is observed. Since the area of the wetting layer exceeds the nanometer-scale (up to 1 m), also low energy electron microscopy (LEEM) has been employed to study the growth kinetics of the WOx/Ag(100) system. Strong electric field experiments (1-2 V/nm) have been performed on both systems by employing a custom-designed UHV apparatus. Significant field-induces surface modifications have been observed in all experiments, and have been characterized by STM and Auger electron spectroscopy.