Rastertunnelmikroskopie an epitaktischen Eisenschichten auf MgO ...

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4 Experimentelle Grundlagen 4.4 Die LEED Apparatur Schaube Deckplatte Probenträger Abstandshalter Substrat Gewinde Abbildung4.3:ExplosionszeichnungdesProbenhalters.DerProbenhalteristsoaufgebaut,dassdas SubstratzwischenzweiMolybdän-PlattenundeinemAbstandhalterfestgeklemmtwird.Eingroßer Teil der Oberfläche des Substrats liegt gleichmäßig auf dem Molybdän auf, um Verspannungen durch die Fixierung mit den Schrauben zu vermindern. 4.4 Die LEED Apparatur An der Vakuumanlage ist eine LEED Apparatur (low energy electron diffraction) vom Typ ErLEED 150 der Firma SPECS installiert. Der Aufbau der Gerätes ist in Abbildung (4.4) dargestellt. Das Funktionsprinzip ist, dass eine Elektronenkanone niederenergetische Elektronen (10ev - 500eV) auf die Probe schießt, die dort an den AtomenderOberflächegebeugtwerden(sieheKapitel(2.2)).DiegebeugtenElektronen treffen auf einen Leuchtschirm und geben durch ein Beugunsbild Rückschlüsse auf die Kristallstruktur der Oberfläche. Die Elektronen, die an der Oberfläche inelastisch gestreut werden, werden mit Hilfe von negativ geladenen Gittern abgebremst. Die gebeugten Elektronen haben genug Energie um die Gitter zu überwinden, was eine Verbessung des Signal-Rausch-Verhältnisses bewirkt. 23
4.5 Die XPS Apparatur 4 Experimentelle Grundlagen Probe Gitter Leuchtschirm Elektronenkanone Abbildung 4.4: Aufbau des SPECS Er-LEED 150. In der Mitte des sphärischen Leuchtschirms ist eine Elektronenkanone installiert. Die Elektronen werden auf die ca. 5cm entfernte Probe geschossen. Diejenigen Elektronen, die an der Oberfläche inelastisch gestreut werden, werden mit Hilfe von drei negativ geladenen Gittern abgebremst und erreichen denn Schirm nicht. Die gebeugten Elektronen haben mehr kinetische Energie, können dadurch die Gitter überwinden und erzeugen auf dem Schirm ein Beugungsbild. 4.5 Die XPS Apparatur Die XPS Anlange wurde von der Firma SPECS gefertigt. Sie besteht aus zwei Komponenten, der Röntgenquelle vom Typ SPECS XR50 und dem Halbkugelelektronenanalysatorvom TypSPECSPHOIBOS150. DieRöntgenquelle(sieheAbbildung (4.5)) verfügt über zwei Anoden, eine besteht aus Aluminium und die andere aus Magnesium. Aus den Filamenten treten Elektronen aus, die mit einer Hochspannung auf die jeweilige Anode beschleunigt werden. Die kinetische Energie der Elektronen bewirkt eine Anregung der Rumpfelektronen der Anodenatome. Wenn die angeregten Elektronen wieder in ihren Ausgangszustand zurückfallen, wird die überschüssige Energie in Form von Röntgenstrahlung abgegeben. Die Energie und damit die Wellenlänge der charakteristischen Röntgenstrahlung ist vom elektronischen Übergang bei der Relaxation abhängig. Die meiste Energie haben die Photonen der Kα-Übergänge, hier wandert ein Elektron von der L-Schale in die K-Schale. Die Energie der Röntgenstrahlung für die Aluminium Anode beträgt E = 1486,6eV und für die Magnesium Anode E = 1253,6eV. Auf Grund des verwendeten MgO- Substrats wurde lediglich die Al-Anode verwendet, um zu gewährleisten, dass die Röntgenstrahlung genug Energie besitzt, um alle elektronischen Zustände des Substrat erreichen zu können. Der Einfallswinkel der Röntgenstrahlen auf die Probe beträgt 55 ◦ , dort werden durch den photoelektrischen Effekt Elektronen freigesetzt. Weil sich die Eingangsblende des Halbkugelanalysator senkrecht über der Probe befindet, können nur die Elektronen erfasst werden, die in einem schmalen Raumwinkelbereich um die Nor- 24
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