Untersuchung organischer Adsorbate auf ... - Markus Lackinger

Kalibrierung des Adsorbats am Substrat 16
parallel zur Oberfläche ein Gittervektor des reziproken Oberflächengitters ist. Im Gegensatz
zur Röntgendiffraktometrie von Volumenkristallen fällt die dritte Laue-Bedingung
weg, da wegen der geringen Eindringtiefe langsamer Elektronen die Translationssymmetrie
senkrecht zur Oberfläche weitgehend aufgehoben wird. Analog können die Reflexe
im LEED über eine Ewald-Kugel konstruiert werden. Allerdings ist das reziproke Gitter
der Oberfläche ein Stangengitter, dessen Stangen senkrecht zur Oberfläche ausgerichtet
sind, vgl. z.B. [Hen94, Lüt95]. Deshalb kann bei ausreichend hoher Energie, bzw. kleiner
Wellenlänge der Elektronen auf jeden Fall ein Beugungsbild beobachtet werden, und ist
nicht wie bei der Beugung an Volumenkristallen ein singuläres Ereignis.
Bei normalem Einfall des Primärstrahls heben sich die Krümmungen der Ewald-Kugel
und des LEED-Schirms gerade auf und es kommt zur maßstäblichen Projektion des reziproken
Gitters auf den Schirm. Für diesen experimentell häufig realisierten Fall kann
das LEED-Bild geometrisch einfach durch Auftragung des reziproken Gitters simuliert
werden. Daraus kann dann auf die Größe und Symmetrie der Elementarzelle geschlossen
werden, jedoch ist die Position der Atome bzw. Moleküle hieraus nicht eindeutig zu
bestimmen.
Außerdem hängt die Intensität der Reflexe von der Primärenergie ab. Sie kann abhängig
von der Beschleunigungsspannung V in sogenannten I-V Kurven gemessen werden. Da
der elastische Streuquerschnitt für langsame Elektronen besonders groß ist, spielen auch
Mehrfachstreuungen eine Rolle. Zur Berechnung von I-V Kurven ist eine dynamische Simulation
notwendig. Eine Möglichkeit besteht darin, die Wellenfunktionen innerhalb und
außerhalb des Kristalls einander anzupassen, folglich ist auch die elektronische Struktur
der Probe wichtig. Üblicherweise wird bei der Simulation von I-V Kurven eine Realraum-
Struktur vorgegeben und solange modifiziert, bis der ”
Best-Fit“ an die experimentellen
I-V Kurven erreicht ist.
2.3 Kalibrierung des Adsorbats am Substrat
Nachfolgend soll gezeigt werden, wie die Reflexe des Adsorbat-Gitters am Substrat-Gitter
kalibriert werden können, um auch Absolutwerte für die Gitterkonstanten der Überstruktur
zu erhalten. Da die untersuchten Adsorbatschichten im Monolagen-Bereich liegen,
können je nach Beschleunigungsspannung entweder Beugungsbilder des Substrats oder
des Adsorbats gemessen werden. Bei hinreichend kleinen Emissionsströmen wird die Adschicht
nicht beschädigt und es kann reversibel zwischen Substrat und Adsorbat umgeschalten
werden. Organische Moleküle mit konjugiertem π-Elektronensystem können die
eingetragene Ladung besonders gut ableiten und erweisen sich als beständig bezüglich des
Elektronenbombardements.
Anhand der Skizze in Abb. 2.1 soll die Methode zur Kalibrierung erörtert werden. Die
Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die Achse der LEED-Anordnung, in der Zeichenebene
liegt eine Periodizität der Probe vor, wie im rechten Teilbild illustriert. Wie auch bei den
Messungen soll der Elektronenstrahl parallel zur Achse normal auf die Probe einfallen.
Ein Reflex, bzw. Intensitätsmaximum für den Ausfallwinkel ϕ entsteht, wenn gebeugte
Elektronenwellen benachbarter Streuzentren konstruktiv interferieren. Die Bedingung
dafür lautet: