Kurzfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Be(0001)-Oberfläche und darauf gewachsene Eisenfilme mittels Rastertunnelmikroskopie und Rastertunnelspektroskopie untersucht. Die Experimente wurden unter Ultrahochvakuumbedingungen bei kryogenen Temperaturen zwischen 4.2 K und 60 K durchgeführt.
Für diese Studien wurde eine Reinigungsprozedur für die (0001)-Oberfläche von Berylliumeinkristallen entwickelt. Diese basiert auf Kathodenzerstäubung mit Ar+-Ionen bei erhöhter Probentemperatur und liefert Probenoberflächen mit ausgedehnten, parallel orientierten Terassen von geringer Verunreinigungsdichte. Anschließend wurde die elektronische Bandstruktur von reinen Be(0001)-Oberflächen mittels Rastertunnelspektroskopie untersucht. Anhand von Interferenzmustern in der Ladungsdichte an der Oberfläche wurde die parabolische Dispersion eines Oberflächenzustands identifiziert. Inelastische Rastertunnelspektroskopie offenbart den Beitrag von durch Elektron-Phonon-Wechselwirkung assistiertem Tunneln zum gesamten Tunnelstrom.
Das Wachstum von auf diese Oberfläche aufgedampftem Eisen wurde in Abhängigkeit der aufgebrachten Eisenmenge und der Substrattemperatur untersucht. Bei Raumtemperatur tritt Inselwachstum im Volmer-Weber-Modus auf. Hingegen weist die veränderte Oberflächenmorphologie bei 300 °C zusammen mit Auger-Elektronenspektroskopie auf eine Vermischung des aufgebrachten Eisens mit dem Be(0001)-Substrat hin. Infolgedessen bilden sich legierte Filme, deren Oberfläche lokal (2 × 2)-geordnete Bereiche aufweisen. Dieser Wachstumsmodus wurde für eine Eisenbedeckung zwischen 0.5 und 3.8 Atomlagen beobachtet. Die Oberflächenstruktur dieser geordneten Filme entspricht verspannten (0001)-Ebenen von FeBe2 in einer Laves-Struktur.
In this thesis, scanning tunneling microscopy and spectroscopy were used to probe the Be(0001) surface and the growth behavior of iron on top of it. The experiments were performed under ultra-high vacuum conditions with homebuild scanning tunneling microscopes at cryogenic temperatures between 4.2 K and 60 K. A cleaning procedure for the (0001) surface of Be single crystals based on Ar+ ion sputtering at elevated temperatures was developed that yields extended parallel terraces with a low defect density. The electronic band structure of the clean Be(0001) surface was investigated by scanning tunneling spectroscopy. The parabolic dispersion of a surface state band is identified in interference patterns of the surface charge density. Inelastic electron tunneling spectroscopy further reveals the contributions of phonon-assisted tunneling of electrons into Be(0001). The growth of iron on this surface by evaporative deposition was studied in dependence of the iron coverage and of the substrate temperature during and after deposition. At room temperature, island growth in the Volmer-Weber mode occurs. At 300 °C, intermixing of deposited iron with the substrate is observed and substantiated by Auger electron spectroscopy. Alloyed films with a locally (2 × 2)-ordered surface structure form in the process. This growth mode persists for iron coverages between 0.5 atomic layers and 3.8 atomic layers. The surface structure of these ordered alloyed films is found to resemble stretched (0001) planes of bulk-truncated FeBe2 in a Laves structure.