Matthias Bode, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität
Hamburg, 1996 :
"Interplay between morphology and local electronic structure of thin iron films on reconstructed and clean tungsten substrates"
Schlagwörter: tungsten substrates, scanning tunneling microscopy, STM, scanning tunneling spectroscopy, STS, iron films
PACS: 68.37.Ef, 68.55.Jk, 73.20.At
Summary
Kurzfassung
Mittels Rastertunnelmikroskopie (RTM) und -spektroskopie (RTS) wurde das Wechselspiel von Morphologie und lokaler elektronischer Struktur dünner Eisen-Filme auf rekonstruierten und reinen Wolframsubstraten untersucht. Anhand atomar aufgelöster RTM-Daten von Kohlenstoff-induzierten Rekonstruktionen der W(110)-Oberfläche kann ein vielfach in der Literatur zitiertes Strukturmodell widerlegt werden. Auf der W(110)/C-R(15TIMES3)-Rekonstruktion konnten wegen der hohen Diffusionsbarriere einzelne Eisen-Atome bei Raumtemperatur abgebildet werden. über quasi null-dimensionalen, nur aus wenigen Atomen bestehenden Eisen-Clustern wurde ein Maximum der differentiellen Leitfähigkeit etwa 0.5 eV oberhalb des Fermi-Niveaus gefunden. Desweiteren zeigen mit Wolfram-Spitzen gemessene Tunnelspektren von zwei-dimensionalen Eisen-Inseln auf der W(110)-Oberfläche ein Maximum der differentiellen Leitfähigkeit bei +0.2 eV, also in den unbesetzten Probenzuständen. Dieses Maximum ist über quasi drei-dimensionalen Inseln nicht mehr vorhanden. Stattdessen erscheint hier ein Maximum bei -0.5 eV (besetzte Zustände der Probe). Experimente an Eisen-Keilen auf W(110), die auf der Nanometerskala lokale Schichtdicken von 1-5 ML aufweisen, zeigen, das sich die elektronische Struktur des Eisen-Filmes überall dort ändert, wo der zunächst pseudomorph und damit stark gedehnte Film zu relaxieren beginnt. Erste Messungen mit Eisen-bedampften, ferromagnetischen Spitzen zeigen andere Tunnelspektren. Bei positiver Probenspannung ist die differentielle Leitfähigkeit der Monolage stark herabgesetzt und über Inseln der zweiten Eisen-Lage erscheint ein zusätzliches Maximum bei +0.9 eV.
Titel
Kurzfassung
Summary
The interplay between morphology and local electronic structure of thin iron films on reconstructed and clean tungsten substrateswas studied by combined scanning tunneling microscopy (STM) and scanning tunneling spectroscopy (STS). Based on atomically resolved STM images of carbon-induced reconstructions of the W(110) surface an earlier structural model can be disproved which has been cited often in literature. Due to the enlarged barrier, surface diffusion is diminished on the W(110)/C-R(15TIMES3)-reconstruction which enables imaging of single adsorbed iron atoms even at room temperature. Above quasi zero-dimensional iron clusters which consist of very few atoms a peak in the differential conductivity was found just about the Fermi-level at +0.5 eV. Tunneling spectra of two-dimensional iron islands grown on the clean W(110) substrate, which were measured with polycrystalline tungsten tips, show a peak in the differential conductivity at +0.2 eV, i.e. in the unoccupied states. This peak disappears above quasi three-dimensional iron islands. Instead, a peak was found in the occupied states at -0.5 eV. Experiments on nanometer-scale iron wedges reveal that the electronic structure changes wherever the initially pseudomorphically grown and thus stressed film begins to relax. Tunneling spectra measured recently with iron-covered, ferromagnetic tips show different results than described above. The differential conductivity of the monolayer is diminished in the unoccupied states and above iron islands of the second monolayer an additional peak appears close to +0.9 eV.