Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Oberflächenphysik Mittwoch
O 28.15 Mi 16:00 Bereich C
In-situ-Video-STM-Untersuchungen des (1x1) →”hex” - Phasenüberganges
an Au(100)-Elektrodenoberflächen — •Klaus
Krug 1 , Miguel Labayen 1 , Claudia Ramirez 2 , Wolfgang
Schattke 2 und Olaf Magnussen 1 — 1 Institut für Experimentelle
und Angewandte Physik Christian-Albrechts-Universität zu Kiel —
2 Institut für Theoretische Physik und Astrophysik Christian-Albrechts-
Universität zu Kiel
Die Dynamik des elektrochemisch induzierten (1x1) →”hex”
Übergangs an Au(100)-Elektroden wurde in 0.01 M Na2SO4 + 1 mM
HCl mittels in-situ Video-STM untersucht. Der Phasenübergang erfolgt
über Nukleation und Wachstum elementarer Einheiten der Oberflächenrekonstruktion,
5 Atomreihen breiten, hexagonal geordneten Streifen
in der obersten Atomlage. Wachstum, kollektive Bewegung und Wechselwirkung
der Streifen konnten mit hoher Zeitauflösung als Funktion von
Potential und Temperatur beobachtet werden. Diese Beobachtungen weisen
unter anderem auf einen schnellen eindimensionalen Massentransport
von Goldatomen entlang der Streifen hin, der sowohl über Verzerrungen
im Streifen selbst als auch über Adatome auf dem Streifen erfolgen kann.
Diese Interpretation wird durch Dichtefunktionalrechnungen gestützt.
O 28.16 Mi 16:00 Bereich C
In-situ Video-STM-Untersuchungen der lateralen Bewegung
von ”hex”-Streifen auf Au(100)-Elektrodenoberflächen —
•Christian Haak, Miguel Labayen und Olaf Magnussen
— Institut für experimentelle und Angewandte Physik, Christian-
Albrechts-Universität, Leibnizstraße 19, 24118 Kiel
Die Dynamik von fünf Atomreihen breiten, hexagonal geordneten
Streifen auf Au(100)-Oberflächen wurde mittels Video-STM in 0.01 M
Na2SO4 + 1 mM HCl untersucht. Diese Streifen existieren transient
während des potentialinduzierten Übergangs von der Au(100) (1×1) zur
”hex” rekonstruierten Oberfläche und weisen eine überraschend hohe Mobilität
senkrecht zur Streifenrichtung auf (Sprungraten von ca. 40 s −1 ).
Die Bewegung dieser nanoskaligen Streifen wurde mit automatischen Bilderkennungsverfahren
analysiert und statistisch ausgewertet. Dabei erhaltene
Sprungverteilungsfunktionen weisen auf die Existenz zweier elementarer
Prozesse hin (Sprünge um einen bzw. zwei Atomabstände), welche
simultan ablaufen. Diese Sprünge können über die Bewegung versetzungsähnlicher
Verzerrungen in den Streifen erklärt werden.
O 28.17 Mi 16:00 Bereich C
Copper sulfidation at the solid/liquid interface — •A. Spänig,
T. Mangen, P. Broekmann und K. Wandelt — Institut für Physikalische
Chemie; Wegelerstr. 12; 53115 Bonn
The initial stage of the sulfidation process of a Cu(100) electrode surface
has been studied under electrochemical conditions by means of insitu
Scanning Tunneling Microscopy (STM). At negative electrode potential
sulfide anions form a regular c(2 × 6) adsorbate layer which transforms
irreversibly into two-dimensional copper sulfide phases at more
positive potentials. Depending on the applied electrode potential different
sulfide induced reconstruction phases could be generated which can
be seen as precursor phases for the formation of bulk copper sulfide. The
reconstruction process is accompanied by a massive mass transport out
of the topmost copper layer pointing to a sulfide induced expansion of
the topmost substrate layer.
O 28.18 Mi 16:00 Bereich C
Katalytische und elektrochemische Oxidation von Ameisensäure
auf einer Pd(111)-Elektrode — •Katrin Brandt,
Marco Steinhausen, Thomas Schmidt und Klaus Wandelt —
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität Bonn,
53115 Bonn
Mit dem Ziel kleine, organische Moleküle als ” Sonden“ auf die Oberflächenreaktivität
elektrokatalytisch aktiver, binärer Elektroden einzusetzen,
werden potentielle organische Säuren zunächst auf den Oberflächen
der einzelnen Metallkomponenten untersucht.
Dazu wurde das Reaktionsverhalten von Ameisensäure (HCOOH) bei
Kontakt mit einer Pd(111)-Elektrode im UHV mittels TDS, UPS und
IRRAS sowie in Lösung mit IRRAS untersucht.
Die spektroskopische Charakterisierung der chemisorbierten HCOOH
im UHV zeigt die Desorption des intakten Moleküls aus der Multilage
bei 160 K und in geringen Mengen aus der Monolage bei 186 K. In der
Monolage überwiegt der Zerfall zu CO2 und H2. Zahlreiche Intermediate
des katalytischen Zerfalls können anhand ihrer IR-Absorptionsfrequenzen
zwischen 1800cm −1 und 1900cm −1 nachgewiesen werden.
In situ IR-Untersuchungen in reiner HCOOH zeigen sowohl die katalytische
Freisetzung von CO2 als auch die beschleunigte elektrochemische
Oxidation (> 0.4 V vs. NHE) der Säure.
O 28.19 Mi 16:00 Bereich C
Ab-Initio-Investigation of Static and Magnetic Properties of
Fe|GaAs(001) — •Harald Dobler and Dieter Strauch — Institut
für Theoretische Physik, Universität Regensburg, 93040 Regensburg
We determine the structure and magnetic properties of the (001)surface
of GaAs covered by iron. Encouraged by our former investigations
of the system Fe|ZnSe, where we have obtained dramatic deviations from
the ideal structure as well as sensitivity of the magnetic properties to
structural changes, we consider another example for the compound semiconductor.
Again, the lattice constant of GaAs and the doubled value
of α-Fe agree very well. Nevertheless, we find significant variations of
the ideal behavior. We present our results for one, two, three, and four
monolayers of iron. Similar to the case of Fe|ZnSe the effects are most
interesting for a single monolayer. Therefore, we show the structures and
the profiles of the density of valence electrons and the magnetization in
the direction perpendicular to the interface.
The computations are carried out in the framework of spin polarized
density functional theory implemented in the program package VASP
[1,2]. Further, we use expansion in plane waves, ultrasoft pseudopotentials,
and generalized gradient corrections (GGA). The relaxations of the
structures are realized using a conjugate-gradient method.
[1] G. Kresse and J. Hafner, Phys. Rev. B 47, 558 (1993)
[2] G. Kresse and J. Furthmüller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996)
O 28.20 Mi 16:00 Bereich C
Si(001) surface optical properties modified by organic functionalization
and oxidation — •Andreas Hermann, Frank Groth,
Wolf G. Schmidt, Kaori Seino, Martin Preuss, Patrick H.
Hahn, and Friedhelm Bechstedt — Institut für Festkörpertheorie
und Theoretische Optik, Friedrich-Schiller-Universität, Max-Wien-Platz
1, 07743 Jena, Germany
Tremendous efforts have been devoted to investigate the optical properties
of clean Si(001) surfaces. Their reflectance anisotropy spectra (RAS)
are now well understood in terms of defects and transitions between
surface states as well as surface-modified bulk wave functions [1]. Far
less is known about the modifications of the surface optical response by
chemical reactions. Inspired by recent experiments [2] we study numerically
the influence of organic functionalization with phenanthrenequinone
and layer-by-layer oxidation on the RAS spectrum of Si(001). The calculations
are performed using the gradient-corrected density functional
theory (DFT-GGA) in conjunction with non-normconserving ultrasoft
pseudopotentials and a plane-wave basis. The optical spectra are determined
in the independent-particle approximation from all-electron wave
functions obtained by the projector-augmented wave (PAW) method.
[1] T. Yasuda et al., Phys. Rev. Lett. 74, 1995, 3431; R. Shioda, J. van
der Weide, Phys. Rev. B 57, 1998, R6823; W.G. Schmidt, F. Bechstedt,
J. Bernholc, Phys. Rev. B 2001, 63, 5322.
[2] C.A. Hacker, R.J. Hamers, J. Phys. Chem. B 107, 2003, 7689; T.
Yasuda et al., Phys. Rev. Lett. 87, 2001, 037403.
O 28.21 Mi 16:00 Bereich C
Rauheit und Schädigung einer GaAs-Oberfläche nach dem chemisch
unterstützten Ionenstrahlätzen mit Cl2/Ar + — •Jens Dienelt,
Klaus Zimmer, Justus von Sonntag und Bernd Rauschenbach
— Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung (IOM), Permoserstr.
15, 04318 Leipzig
Die chemische und die physikalische Abtragskomponente während
des chemisch unterstützten Ionenstrahlätzens (CAIBE) von GaAs mit
Cl2/Ar + bewirkt sehr unterschiedliche Einflüsse auf die Rauheit und
die Schädigung des oberflächennahen Bereiches. Die Charakteristik
der Einzelprozesse spiegelt sich direkt in der Oberflächenrauheit wieder.
Der starke chemische Ätzangriff von Chlorgas auf die GaAs-
Oberfläche zeigt eine ausgeprägte Anisotropie der Ätzprofilentwicklung,
wobei die {111}-Ebenen durch deren geringe Ätzrate den Abtragsprozess
maßgeblich beeinflussen. Neben der Temperatur oder dem Chlordruck
hat demnach auch die Kristallorientierung einen großen Einfluss
auf die Oberflächenrauheit. Beim reinen Zerstäubungsprozess ergeben
sich aufgrund der Impuls- und Energieübertragung des gerichteten
Ionenbeschusses die glattesten Oberflächen. Im Gegensatz
zur geringen Oberflächenrauheit wird bei der Zerstäubung der oberflächennahe
Bereich jedoch am stärksten geschädigt. Hierzu werden orts-