Kurzfassung
Röntgenbeugungsexperimente an wismutbedeckten Cu- und GaSb-Oberflächen
Gegenstand dieser vorliegenden Arbeit sind erstmalige Strukturuntersuchungen
an dünnen Adsorbatfilmen auf der GaSb(110)-Oberfläche und der
Cu(110)-Oberfläche. Zur Charakterisierung der Systeme wurden beugende
Untersuchungsmethoden, wie Oberflächenröntgenbeugung und Elektronenbeugung
sowie die Rastertunnelmikroskopie verwendet. Der erste Teil der Arbeit
beschreibt die Besonderheiten der röntgenographischen Analyse
zweidimensional-periodischer Strukturen. Der zweite Teil beschreibt die
Strukturanalyse der Adsorbatgeometrien von Bi auf Cu(110).
Der dritte Teil der Arbeit faßt die Ergebnisse der Strukturuntersuchung
von Bi auf GaSb(110) zusammen.
Als erstes wurden Röntgenbeugungsmessungen an wismutbedeckten
Cu(110)-Oberflächen durchgeführt. Ein wichtiges Resultat dieser
Untersuchungen ist, daß das adsorbierte Halbmetall Bi mit dem Cu-Substrat
eine Oberflächenlegierung eingeht. Dies wurde ursprünglich nicht erwartet,
weil die wechselseitige Löslichkeit von Bi und Cu sehr gering ist und die
Atome sehr unterschiedliche kovalente Radien aufweisen. Die Bildung von
intermetallischen Oberflächenlegierungen konnte zuvor nur bei binären
Verbindungen beobachtet werden, die Atome mit vergleichbaren kovalenten
Radien enthalten. Dies eröffnet neue Aspekte für die Untersuchungen an
Oberflächenlegierungen und demonstriert das große Potential der
Röntgenbeugung zur Strukturanalyse an Oberflächen.
Die Halbmetalle Bi und Sb auf III-V(110)-Oberflächen gehören zu der kleinen
Gruppe geordneter Adsorbatstrukturen auf Verbindungshalbleitern.
Aus diesem Grund nehmen die Strukturuntersuchungen an Bi/GaSb(110) einen
zentralen Platz in dieser Arbeit ein. Die Strukturen der (1(1)- und
(1(2)-Phasen wurden mittels der Rastertunnelmikroskopie und der
Oberflächenröntgenbeugung bestimmt. Die elastische Verspannung der
Strukturen wurde berechnet und somit konnte die treibende Kraft
charakterisiert werden, die zur Ausbildung der geordneten
V/III-V(110)-Systeme führt.
X-ray diffraction of bismuth-covered Cu- and GaSb-surfaces
Studies of geometrical structure of thin Bi adsorbate layers on GaSb(110) and Cu(110) surfaces using surface X-ray diffraction, scanning tunneling microscopy and low-energy electron diffraction are presented. In part I of the thesis the special features of the technique of surface X-ray diffraction are reviewed. In Part II the structural analysis of thin Bi films on Copper(110) surface are described. Part III features the structural analysis of the (1(1) and (1(2) phases formed by Bi adlayers on GaSb(110) surface. The X-ray analysis of the structures formed by the deposition of Bi on Cu(110) surfaces reveals that surface alloy formation takes place at temperature as low as 300 K. This is surprising since Bi is immiscible in bulk Cu and the atomic radii of Bi and Cu are very different. Surface alloy formation has been only observed previously for atoms with similar radii. This demonstrates the power of surface X-ray diffraction and adds a new dimension to investigations on alloying in metallic systems. The semimetals Bi and Sb belong to the small group of adsorbates that forms ordered overlayers on III-V(110) semiconductors surfaces. For this reason the structural analysis of the Bi-reconstructions on the GaSb(110)-surface takes a central role in this thesis. Structural models of the ordered (1(1) and (1(2) phase were determined by using scanning tunneling microscopy and X-ray surface diffraction. The elastic strain of both structures was calculated, which elucidated the mechanism driving the formation of the different reconstructions.