In der modernen Festkörperphysik stößt man häufiger auf Fragestellungen, die ohne detaillierte Kenntnis der atomaren Struktur von Oberflächen und ohne Verständnis der Ursachen für diese Struktur nicht erklärbar sind. Diese Dissertation liefert durch Strukturaufklärung eine detaillierte Kenntnis der atomaren Struktur sowohl von reinen und adsorbatbedeckten Ge(103)-, Si(103)- und Si(115)-Flächen als auch von den niedrigindizierten Flächen der binären Cu3Au- und Au3Cu-Legierungen. Bei den hochindizierten Oberflächen werden die Ursachen für das Entstehen der Struktur durch Berechnung der elastischen Energie nach dem Modell von Keating aufgezeigt. Die Strukturaufklärung wurde durch Rastertunnelmikroskopie und ergänzende Oberflächenröntgenbeugungsmessungen durchgeführt.
Die Ge(001)-Fläche kann durch In-Adsorption vollständig in f103g-Flächen facettieren. Es wurde beobachtet, daß die reine Ge(103)-Oberfläche eine ebene (4x1)- Rekonstruktion ausbildet; die reine Si(103)-Fläche hingegen ist nicht stabil. Beim Bedampfen einer nominalen Si(103)-Fläche mit Elementen der III. und V. wurde festgestellt, daß In, Al, Ga und Bi die Si(103)-Fläche stabilisieren. Es entsteht jeweils eine ähnliche (1x1)-Struktur, wie sie bereits bei Ge(103)(1x1)-In beobachtet und bestimmt wurde. Durch Berechnung der elastischen Energie der einzelnen Systeme nach dem Modell von Keating konnten die Ursachen für das Entstehen der Rekonstruktion - die Reduktion der Anzahl der freien Bindungen bei gleichzeitiger Minimierung der Verspannungen in der Oberfläche - bestimmt werden.
Keating-Rechnungen deuteten darauf hin, daß bei dem System Ga auf Si(001) energetisch ähnliche Verhältnisse vorliegen, wie bei In auf Ge(001). Tatsächlich konnte hier die Entstehung von Facetten beobachtet werden, allerdings besitzen diese eine f115g-Orientierung. Es konnte ein Strukturmodell für die komplexe Si(001)(nx8)-Ga- Rekonstruktion aufgestellt werden, welches auch die Entstehung der f115g-Facetten erklärt. Die reine Si(115)-Fläche weist eine (...)-Rekonstruktion auf. Dank der aus den Keating-Rechnungen an den (103)-Flächen gewonnenen Erkenntnisse konnte ein Strukturmodell aufgestellt und durch Oberflächenröntgenbeugungsmessungen bestätigt werden. Bei Adsorption von Ga entsteht dieselbe "(4x1)"-Rekonstruktion, die bereits auf den Facettenflächen der Ga-bedampften Si(001)-Probe beobachtet wurde.Die Struktur von niedrigindizierten Cu3Au- und Au3Cu-Proben wurde untersucht. Es zeigte sich, daß bei den Cu3Au-Proben das Volumen in L12-Struktur vorlag, während es bei den Au3Cu-Proben ungeordnet war. Die (001)- und (111)-Proben wiesen jeweils eine (1x1)-Struktur auf, während Cu3Au(110) eine (1x2)- und Au3Cu(110) eine (1x4)-Rekonstruktion aufwiesen. Die chemische Zusammensetzung der obersten Lagen wurde bestimmt und es zeigte sich, daß bei Au3Cu eine starke Au-Anreicherung in der obersten Lage vorliegt.
In modern solid-state physics questions frequently arise that cannot be solved without a detailed knowledge of the atomic structure of surfaces and a fundamental understanding of these structures. This thesis provides details of the atomic structure of clean and adsorbate-covered Ge(103)-, Si(103)- and Si(115)-surfaces and the low-index surfaces of the binary Cu3Au and Au3Cu alloys. Calculations of the elastic energy using a Keating model provide further insight about the high index surfaces. Structure determination was done by scanning tunneling microscopy and supplementary surface x-ray diffraction measurements.
Adsorption of In on the Ge(001) surface induce the formation of f103g-facets over the entire surface of the sample. The clean Ge(103)-surface exhibits a (4x1)reconstruction but the Si(103) surface is unstable. Deposition of group III and V elements on a nominally Si(103) surface revealed that this surface can be stabilized by In, Al, Ga and Bi. A similar (1x1) structure to that of Ge(103)(1x1)-In was found. Keating calculations of the elastic energy revealed that the structures arise from the concomitant reduction of the number of dangling bonds and minimization of surface stress.
The Keating calculations indicated that the system Ga on Si(001) is energetically quite similar to In on Ge(001). Experimentally Ga-induced facetting of the Si(001) surface was observed but the facet orientation was f115g. A structural model for the complex Si(001)(nx8)-Ga reconstruction was derived which also explains the f115g facets. The clean Si(115) surface was found to exhibit a (...)reconstruction. A structural model was derived from STM data by applying the knowledge aquired from the Keating calculations on (103) surfaces and the model was confirmed by surface x-ray diffraction measurements. Deposition of Ga produced the same "(4x1)" reconstruction as observed on the facets of the Ga-covered Si(001) surface.
The structures of a series of low-index Cu3Au and Au3Cu samples were measured experimentally. It was found that the Cu3Au samples had L12 bulk structure while the Au3Cu samples were disordered. The (001)- and (111)-samples were unreconstructed whereas Cu3Au(110) exhibits a (1x2) reconstruction and Au3Cu(110) a (1x4) reconstruction. The chemical composition of the upper layers was investigated and it was found that Au3Cu shows a strong Au-enrichment in the topmost layer.