Rastertunnelmikroskopie an epitaktischen Eisenschichten auf MgO ...

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4 Experimentelle Grundlagen 4.5 Die XPS Apparatur Wasserkühlung Filamente Aluminium- und Kupferanode Röntgenlicht Abbildung 4.5: Aufbau der SPECS XR 50 Röntgenquelle. 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. Durch Relaxationsprozesse der Anodenatome wird Energie frei, die in Form von Röntgenquanten abgegeben wird. male der Oberfläche abgestrahlt werden. Der Aufbau ist in Abbildung (4.6) schematisch dargestellt. Die Messung besteht darin, dass der Geschwindigkeitsfilter in der Halbkugel auf eine bestimmte Energie eingestellt wird und die Anzahl der Elektronen, welche am Detektor eintreffen gezählt werden. Dies wird für eine endliche Anzahl von Energien durchgeführt um ein Energie-Spektrum der Elektronen zu erzeugen. 25
4.6 Verdampfen von Eisen 4 Experimentelle Grundlagen Röntgenkanone Eingangsblende hν Probe e − Halbkugelanalysator Linsensystem Channeltron Abbildung 4.6: Aufbau des SPECS PHOIBOS 150 Röntgenphotoelektronenspektrometers. Die Röntgenquanten werden auf die Probe geschossen, dort lösen sich durch den photoelektrischen Effekt Elektronen aus der Probe. Diese werden dann durch den Halbkugelanalysator erfasst. 4.6 Verdampfen von Eisen Die Eisenschichten für die Experimente werden mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt. Dazu wird Eisen in Richtung der Proben sublimiert, welches dann auf der Probenoberfläche adsorbiert. Der Strahl aus Eisenatomen wird mit Hilfe eines Verdampferserzeugt.Abbildung(4.7)zeigteineschematischeDarstellungdesEisenverdampfers. In der Mitte des Verdampfers sitzt eine Eisenpatrone, die mit einer Hochspannungsquelle verbunden ist. Vor der Patrone befindet sich ein bogenförmiges Filament,dassbeiausreichendstarkemStromfluss(I = 2...4A)thermischeElektronen emittiert. Diese Elektronen werden durch die Hochspannung UHV = 1000...2000V zischen Filament und Eisenpatrone auf diese beschleunigt. Die Stöße der Elektronen mit der Eisenpatrone sorgen dafür, dass sich die Eisenpatrone stark erhitzt und das Eisen zu sublimieren beginnt. Zwei Blenden sorgen dafür, dass sich der Molekularstrahl in Richtung der Probe ausbreitet. Um die Rate bzw. die Geschwindigkeit, mit der die Probe bedampft wird, zu bestimmen, ist an der letzten Blende ein Schwingquarz angebracht. Dieser Quarz wird ebenfalls bedampft und die Massezunahme ∆m führt dazu, dass sich die Eigenfrequenz ν des Quarz ändert. Die Änderung der Eigenfrequenz ∆ν ist proportional zur Änderung der Masse ∆m. Näherungsweise gilt dann für kleine Frequenzänderungen ∆ν = ν2 0 ·∆m . (4.1) ρQ ·A·N Dabei ist die Ausgangsfrequenz des Quarz ν0 = 1·10 6 Hz, ρQ die Quarzdichte , A die bedampfte Fläche und N = 1,67·10 −6 Hz mm eine Konstante. 26
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