Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3991
Zilkens, Christopher
Gestufte Oberflächen und Quasieindimensionale Strukturen Photoemission an 3d Metallen auf W(110)
IV, 124 S., 2002
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die elektronische Struktur von Cu und Co auf
vizinalen W(110) Oberflächen in Abhängigkeit von der Schichtdicke mit winkelaufgelöster
Photoelektronenspektroskopie untersucht. Es wurden quasieindimensionale Systeme
durch Stufendekoration der vizinalen W(110) Oberflächen mit Cu und Co hergestellt.
Die vizinalen Oberflächen mit den Stufenkanten in (110)-, (100)- und (lll)-Richtung
wurden mit LEED (Low Energy Electron Diffraction) untersucht. Durch die
charakteristische Aufspaltung der LEED Spots wurde eine Terrassenbreite von elf Atomreihen
pro Terrasse bestimmt. Die Bestimmung der Bandstruktur der flachen W(110)
Oberfläche und der vizinalen Oberflächen hat gezeigt, daß die Stufen keinen Einfluß auf die
Volumenbandstruktur bei k||=O haben. Oberflächenzustände zeigen jedoch im Vergleich
zu der glatten Oberfläche eine unterschiedliche Dispersion und unterschiedliche
Energiepositionen. Eine Analyse der W 4f7⁄2-Niveaus hat ergeben, daß es in den Spektren der
vizinalen Oberflächen eine zusätzliche Komponente der Stufenkanten mit einem Surface
Core Level Shift zwischen 120meV und 150meV gibt. Eine Untersuchung der
Rumpfniveaus in Abhängigkeit der Schichtdicke von Cu bzw. Co hat ergeben, daß durch Co
keine adsorbatbedingten Rekonstruktionen der Oberfläche auftreten, was für Cu bis
zu einer Schichtdicke von 0.15 Monolagen ebenfalls gilt. Bei Cu kommt es bei einer
Schichtdicke zwischen 0.15 und 0.3 Monolagen zu einer abrupten Energieverschiebung
der Oberflächenkomponente, was bedeutet, daß sich hier die Oberfläche vollkommen
verändert. In den Co Spektren nimmt die Intensität der Oberflächenkomponente linear
mit der Schichtdicke ab, stattdessen entsteht eine Interfacestruktur, deren Intensität
linear mit der Schichtdicke zunimmt. Co bzw. Cu verschieben die Komponente der
Stufenkante in Richtung niedrigerer bzw. höherer Bindungsenergie, was für einen
Ladungstransfer zwischen Substrat und Adsorbat in verschiedenen Richtungen spricht.
Bei Co bzw. Cu Bedeckungen von 0.1 Monolagen wurden Zustände in der Nähe der
Fermikante beobachtet, die entlang der Stufenkanten eine Dispersion zeigen, während
sie senkrecht dazu keine Dispersion mit k|| zeigen. Dieses ist ein erstes Anzeichen für
die Existenz einer quasieindimensionalen Struktur ( Co- bzw. Cu-Quantendraht) auf
einer vizinalen W(110) Oberfläche.
The coverage dependent electronic structure of Cu and Co on vicinal W(110)
surfaces has been investigated with angle resolved photoelectron spectroscopy. To prepare
the quasi-one-dimensional Cu and Co systems the method of step edge decoration of
the vicinal W(110) surfaces has been used.
The vicinal surfaces with step edges in (110), (100) and (111) direction has been
investigated using LEED. From the characteristic spot splitting a terrace width of 11
atom rows was determined. The band structures of the flat and the vicinal surfaces have
indicated that the step edges have no bearing on the bulk band structure at k||=O. But
the surface band structure shows a different dispersion and different energy positions of
surface states. An analysis of the W 4f7⁄2 core level spectra has resulted in an additional
contribution of the step edges in the spectra of the vicinal surfaces with a surface core
level shift between 120 and 150me V. A Cu and Co coverage dependent investigation
of the core levels shows that there is no Co induced surface reconstruction and up
to 0.15 monolayer no Cu induced surface reconstruction. In the range of 0.15 and 0.3
monolayer Cu the surface peak shifts to higher binding energies. This is probably a
result of a surface reconstruction of the W substrat. In the core level spectra with Co
coverage the intensity of the surface peak decreases linear with Co coverage and the
intensity of a new contribution, the interface structure, increases with Co coverage.
With Co respectively Cu coverage the contribution of the step edge shifts to lower
respectively higher binding energies. This can be attributed to a charge transfer between
the adsorbat and the substrat in different directions.
For coverages of 0.1 monolayer Co respectively Cu electronic states near the fermi
edge has been observed. These states show a dispersion with k|| along the step edges but
they show no dispersion perpendicular to the step edges. This is the first evidence of a
quasi-one-dimensional structure (Co respectively Cu quantum wire) on vicinal W(110)
surfaces.
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