Electronic excitation during the interaction of H and D atoms with metal surfaces

Im Rahmen der Dissertation mit dem Titel „Elektronische Anregungen bei der Wechsel-wirkung von H- und D-Atomen mit Metalloberflächen“ wurden Untersuchungen zu Chemoströmen durchgeführt. Dabei wurden hauptsächlich die durch die Wechselwirkungen von Wasserstoff- bzw. Deuteriumatomen mit Gold- und Platinfilmen induzierten Ströme mit Metal/Isolator/Metall (MIM)-Dünnschichtsystemen detektiert. Das Dünnschichtsystem bestand aus Ta/TaOx auf dessen Oberfläche eine Gold- bzw. Platinschicht aufgedampft wurde. Die induzierten Chemoströme sind in Abhängigkeit von der Exposition des H-/D-Flusses auf die Metalloberfläche, von der Substrattemperatur, von der Metallschichtdicke und von der angelegten Biasspannung zwischen den beiden Metallen des MIM-Systems (Ta und Au bzw. Pt) detektiert worden. Mit Hilfe von Kinetikberechnungen konnten Oberflächenreaktionen des Wasserstoffs (Deuteriums) auf den Goldoberflächen als Quelle für die induzierten und anschließend detektierten heißen Ladungsträger nachgewiesen werden. Auf den Platinoberflächen konnten dagegen Oberflächenreaktionen als Auslöser für den detektierten Chemostrom nicht eindeutig nachgewiesen werden. Bei den Platinsystemen besteht die Möglichkeit, dass die detektierten Ströme durch Aufladungsprozesse an der TaOx/Pt-Grenzfläche, welche durch das Ansammeln des Wasserstoffs an dieser Grenzfläche, ausgelöst wurden. Des Weiteren konnten den induzierten heißen Ladungsträgern (Elektron-Loch-Paaren) Energieverteilungen in Form von Anregungstemperaturen zugeordnet werden. Mittlere frei Weglängen der heißen Ladungsträger in dem jeweiligen Metall konnten ebenfalls ermittelt werden