Ralph Dombrowski, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 1998 :

"Aufbau eines Ultrahochvakuum-Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskops mit rotierbarem Magnetfeld und magnetfeldabhängige Rastertunnelspektroskopie an der InAs(110)-Oberfläche"


Schlagwörter: UHV, Tieftemperatur, Halbleiter, Rastertunnelspektroskopie
Summary

Kurzfassung

In dieser Arbeit werden zwei Schwerpunkte behandelt. Der eine Schwerpunkt beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Aufbau eines Rastertunnelmikroskops zur Durchführung von hochaufgelösten topographischen und spektroskopischen Messungen im Ultrahochvakuum bei Temperaturen unter 10 K in Magnetfelder bis 6.5 T senkrecht und 2 T parallel zur Oberfläche. Dazu werden sowohl das Konzept als auch die daraus entstandene Meßapparatur im Detail vorgestellt. Im zweiten Teil werden mit dem neuen System durchgeführte topographische und spektroskopische Untersuchungen an der (110)-Oberfläche des III/V-Halbleiters InAs vorgestellt. Zum einen wird dabei der Einfluß der Spitze auf die Bandstruktur erläutert. Durch die Austrittsarbeitsdifferenz zwischen Spitze und Probe wird eine Bandverbiegung hervorgerufen, und die Probenzustandsdichte wird durch die Messung beeinflußt. Es wird gezeigt, daß der Einfluß der Spitze zu einer Bandverbiegung senkrecht zur Oberfläche und zur Ausbildung eines Quantenpunktes mit parabolischem Potential führt. Die daraus resultierenden quantisierten Zustände werden im Magnetfeld untersucht. Auch der Einfluß von Dotieratomen auf die Energien und Aufenthaltswahrscheinlichkeiten innerhalb des Potentials wird gezeigt. Zum anderen wird die Aufspaltung des Leitungsbandes in Landau-Niveaus mit dem RTM ortsaufgelöst untersucht und die Abhängigkeit der effektiven Masse von der Energie im Bereich von 0 meV bis 250 meV oberhalb der Leitungsbandkante ermittelt.

Titel

Kurzfassung

Summary

This thesis concentrates on two major points. The first part deals with the development and the construction of a scanning tunneling microscope for high resolution topographical and spectroscopical measurements in ultrahigh vacuum below temperatures of 10 K and in magnetic fields of up to 6.5 T perpendicular and up to 2 T parallel to the surface. The conception and the resulting system are explained in detail. In the second part the new system is used for topographical and spectroscopical investigations of the (110)-surface of the III/V-semiconductor InAs. First, the influence of the tip on the band structure is explained. The different work functions of the tip and the sample leads to a band bending and the local density of states in the sample is changed. It is shown that the influence of the tip leads to a band bending perpendicular to the surface and to a formation of a quantum dot with parabolic potential. The resulting quantized states are studied with an applied magnetic field. Furthermore the influence of dopant atoms on the energies and the probability density in the potential is analyzed. Second, the splitting of the conduction band into Landau levels is investigated spatially resolved. The dependence of the effective mass on the energy in the range of 0 meV to 250 meV above the conduction band edge is determined.