Elektronenenergieverlustspektroskopische Untersuchungen an dünnen Gold-Aufdampfschichten auf Silizium-, Glimmer- und Kohlenstoffunterlagen

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit werden dünne Gold-Aufdampfschichten auf Sllizium, Glimmer und Kohlenstoff in situ präpariert und mit der Elektronenenergieverlustspektroskople untersucht. Die Proben werden im Elektronenmikroskop charakterisiert.

Auf Silizium (111) wachsen bei 1073 K Cluster im Stranski-Krastanov-Modus auf einer √3x√3R30°-Rekonstruktion. Sie haben Durchmesser bis in den μm-Bereich. Die Energieverlustspektroskopie zeigt, daß ab ca. 1,8 angebotenen Monolagen die S1-Oberflächenanregung verschwindet. Da die Cluster nur eine kleine Fläche belegen, repräsentieren die Spektren auch bei größeren angebotenen Materialmengen hauptsächlich die √3x√3R30°-Rekonstruktlon. Sie ähneln den Spektren, die andere Autoren bei einer Monolage und Raumtemperaturbelegung erhielten.

Die auf Glimmer und amorphem Kohlenstoff gewachsenen Kristallite bieten die Möglichkeit, nicht-eingebettete Cluster zu untersuchen. Die Spektren werden anhand der dielektrischen Streutheorie für Elektronenstreuung an Kugeln ausgewertet. Mit sinkender Teilchengröße wird die Plasmafrequenz größer, die Halbwertsbreite des Plasma-Peaks wird ebenfalls größer. Ein Vergleich mit theoretischen Berechnungen zeigt, daß die Clustergrößenabhängigkeit des Leitungsbandes mit in die Betrachtung einbezogen werden muß. Die Meßwerte stimmen gut mit Quanten-Box-Rechnungen überein, die eine Aufspaltung des Leitungsbandes kleiner Teilchen in diskrete Niveaus berücksichtigen.

In the scope of this thesis thin gold deposits on silicon, mica, and carbon substrates are prepared in situ and investigated with electron energy loss spectroscopy. The samples are characterised in an electron microscope.

Clusters grow on silicon (111) at 1073 K on a . √3x√3R30° reconstruction in the Stranski-Krastanov mode. They have diameters up to the μm range. Energy loss spectroscopy shows that the S1 surface excitation vanishes at about 1.8 offered monolayers. As the clusters cover only a small fraction of the surface, the energy loss spectra represent mainly the √3x√3R30° reconstruction. They are similar to spectra obtained by other authors at one monolayer and room temperature deposition.

The crystallites grown on mica and amorphous carbon allow to investigate non embedded clusters. The spectra are evaluated using the dielectric theory for electron scattering from spheres. The plasma frequency shifts to higher energies with decreasing cluster diameters, and its FWHM enlarges, also. A comparison to theoretical calculations shows that the size dependence of the cluster conduction band must be included into the discussion. The measured values are in good agreement with quantum box calculations which consider a splitting up of the conduction band of small particles into discrete levels.