Structure determination of silicon nano-ribbons by means of photoelectron spectroscopy and photoelectron diffraction

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Strukturbestimmung von Silizium Nano-ribbons auf einem Silber(110) Kristall und ihren Bindungseigenschaften. Silizium Nano-ribbons gehören zur Klasse der niedrigdimensionalen Strukturen, deren bekannteter Vertreter das Graphen ist. Die Struktur- und Bindungseigenschaften von Silizium Nano-ribbons sind von höchstem Interesse, da sie die elektronischen, mechanischen und optischen Eigenschaften des Materials wesentlich beeinflussen. Eine Vielzahl von Strukturmodellen basierend auf Messungen mittels Rastertunnelmikroskopie (STM) und ab initio Kalkulationen wird in der Literatur derzeit diskutiert. Die Photoelektronenspektroskopie (XPS) und Photoelektronenbeugung (XPD) eigenen sich als extrem oberflächen- und grenzflächensensensitiven Methoden hervorragend als komplementäre Methode zur Bestimmung der Struktur der Silizium Nano-ribbons und ihrer Bindung an das Trägersubstrat Silber(110). Die Photoelektronenspektroskopie liefert Informationen über die Bindungseigenschaften der untersuchten Probe und die Photoelektronenbeugung liefert strukturelle Informationen über die lokale Nahordnung der Silizium Nano-ribbons und der Grenzfläche zum Silber(110) Substrat. Das Probensystem wurde in situ präpariert und an Strahllinie 11 der Synchrotronstrahlungsquelle untersucht. Aus den XPS-Spektren wird zum einen deutlich, dass die Silizium Atome in zwei unterschiedlichen chemischen Komponenten vorliegen müssen und zum anderen, dass es keine starke Bindung an das Silber(110) Substrat gibt. Die Analyse der XPD-Muster weist eine pentagonale Struktur der Silizium Nano-ribbons mit zwei unterschiedliche koordinierten Silizium Atomen nach. Weiterhin zeigt sich, dass sich in der obersten Lage des Silber(110) Substrats zwei "Missing Rows" ausbilden. Durch die Kombination von XPS und XPD Daten lässt sich außerdem zeigen, welche der zwei unterschiedliche koordinierten Silizium-Atome welchem chemisch verschobenen Bindungszustand im XPS-Signal zuzuordnen sind