Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Oberflächenphysik Donnerstag
O 34 Oxide und Isolatoren
Zeit: Donnerstag 11:15–13:00 Raum: H45
O 34.1 Do 11:15 H45
Investigations of SrO and BaO on the Si(001) surface — •J.
Zachariae and H. Pfnür — Institut für Festkörperphysik, Universität
Hannover, Appelstr. 2, 30167 Hannover
In an attempt to generate epitaxial medium k (ǫr ≈ 30) BaO/SrO
films we investigated the growth conditions, crystalline quality and stoichiometry
using high resolution LEED, UPS, XPS and EELS. Epitaxial
SrO and lattice matched Ba1−xSrxO layers were grown on a Sr/Si(001)
interface in UHV by evaporation of the metals in a ambient oxygen pressure.
The quality of oxide layers strongly depends on two conditions: The
kind of interface e.g. a (5 × 1)-reconstructed Sr-layer and the accurate
oxygen dose, which was determined by mass accumulation on a quartz
crystal micro balance. A correct fraction of Ba and Sr in the mixed oxide
layers leads to well ordered and lattice matched oxide films from a few
monolayers up to 20 nm and more, as seen by the sharper (1 ×1)-LEEDpattern
of the Ba1−xSrxO layers compared to the pattern of the SrO
layers. The electronic structure as a function of the interface properties
and the layer thickness will be discussed.
O 34.2 Do 11:30 H45
Ab initio embedded cluster study of optical second harmonic
generation below the gap of the NiO(001) surface — •Khompat
Satitkovitchai and Wolfgang Hübner — FB Physik, Technische
Universität Kaiserslautern, Erwin-Schrödinger-Straße, D-67663 Kaiserslautern
An embedded cluster approach is applied to study the electronic excitations
on the NiO(001) surface. Using a quantum chemistry calculation, a
small (NiO5) 8− cluster is embedded in a set of point charges to model the
NiO(001) surface. Starting on the unrestricted Hartree-Fock (UHF) level
of theory we calculate ground-state properties to provide some insight of
electronic structure and excitation. We estimate the excitation energies
using the single excitation configuration interaction (CIS) technique. We
then demonstrate the electron correlation effects on the d–d transitions
at several levels of ab initio correlated theory (CID, CISD, QCISD and
QCISD(T)). The electron correlation tends to decrease the magnitude of
d–electron excitation energies. Using the many-body wave-functions and
energies resulting from QCISD(T) calculation we compute the second
harmonic generation (SHG) tensor for the NiO(001) surface. From that,
the intensity of the non-linear optical response at different polarizations
is obtained. This quantity can be directly measured in experiment, and
we suggest possible conditions in order to detect it.
O 34.3 Do 11:45 H45
Ligand Field Approach to Optical Second Harmonic Generation
on NiO(001) and CoO(001) surfaces — •Oleksandr Ney and
Wolfgang Hübner — Department of Physics, Kaiserslautern University
of Technology, Box 3049, 67653 Kaiserslautern
Surfaces and interfaces of transition-metal oxides (TMO) play an important
role in technological applications. The strongly correlated 3delectrons
induce interesting effects, however making such materials difficult
to describe theoretically. To explore the interfacial properties the
optical Second Harmonic Generation (SHG) technique as a nondestructive,
easy to implement, and powerful tool may be applied.
In this work we compute the SHG response from the metal ion on
the (001) surfaces of NiO and CoO. Calculation of states, active in optical
SHG, is performed by using the Hubbard model, Clebsch-Gordan
technique, and parametrized ligand field approach. This combination is
capable of describing the higher lying states in transition metal oxides.
Ionic bonding between metal and oxygen ions is assumed.
As a result, the static dependences of prototypic nonmagnetic and antiferromagnetic
(AF) nonlinear susceptibility tensor elements are calculated.
Comparison of those spectra gives the energies for which the interference
of magnetic and crystallographic contributions may be detected
in the SHG experiment, thus allowing to detect the magnetic structure of
the interface. Although there are more states within the gap for CoO(001)
than for NiO(001), the former one might be as useful for technological
applications, which also stimulates further investigations in FeO(001).
O 34.4 Do 12:00 H45
Oxidation von Ag(100) bei atmosphärennahen Drücken —
•Ioan Costina 1 , Hannes Schiechl 2 , Andreas Stierle 1 , Michael
Schmid 2 , Peter Varga 2 und Helmut Dosch 1 — 1 Max-Planck
Institut für Metallforschung, Heisenbergstrasse 3, 70569 Stuttgart,
Deutschland — 2 Institut für Allgemeine Physik, Technische Universität,
Wien, Österreich
Sauerstoff ist ein Schlüsselschritt in der katalytischen Anwendung von
Silber für die selektive Oxidationen von Ethylen und der Oxydehydrogenierung
von Methanol. Hierbei ist vor allem die Adsorption und Dissoziation
von Sauerstoff auf Silberoberflächen von großem Interesse, da
man je nach Reaktionsbedingungen unterschiedliche Reaktionsprodukte
erhält. Dafür werden unterschiedliche Oberflächenspezies verantwortlich
gemacht. Die Oxidation der Ag(100) Oberfläche bei einem Sauerstoffpartialdruck
von 10 mbar und bei einer Temperatur von 470 K führt
zur Bildung einer wohlgeordneten Oxidschicht. Die Struktur dieses Oxids
wurde mittels Rastertunnelmikroskopie (RTM), Beugung niederenergetischen
Elektronen (LEED), Augerelektronspektroskopie (AES) und oberflächensensitiver
Röntgenbeugung (SXRD) untersucht. Das LEED Bild
der Oxidschicht zeigt eine c(4×6) Überstruktur mit 2 Domänen die gegeneinander
um 90 ◦ gedreht sind. Aus den LEED, STM und SXRD-
Messungen wurde ein Strukturmodel für die Silberoxidschicht abgeleitet.
O 34.5 Do 12:15 H45
In situ Oberflächenröntgenbeugung an Sauerstoff auf Ag(111)
— •Alexander Reicho, Andreas Stierle, Ioan Costina und
Helmut Dosch — Max-Planck Institut für Metallforschung, Heisenbergstrasse
3, 70569 Stuttgart, Deutschland
Silber spielt eine wichtige Rolle als Katalysator bei der Epoxidation
von Ethylen und der partiellen Oxidation von Methanol zu Formaldehyd.
Es ist unklar, ob die katalytische Wirkung des Silbers durch ein
Oberflächenoxid hervorgerufen wird. Wir haben daher in situ Oberflächenröntgenbeugungsuntersuchungen
bei verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken
und Temperaturen durchgeführt. Auf der Ag(111) Oberfläche
bildet sich bei einem Sauerstoffpartialdruck von 100 mbar und einer Temperatur
von 500 K eine geschlossene Oxidschicht mit p(4×4) Rekonstruktion.
Im Vortrag wird ein Strukturmodell der Oxidschicht vorgestellt
und dieses mit einem Modell basierend auf STM-Messungen verglichen.
Des weiteren wird ein Phasendiagramm des O/Ag(111)-Systems in
Abhängigkeit von Druck und Temperatur präsentiert und ein Vergleich
mit Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen vorgenommen.
O 34.6 Do 12:30 H45
High-resolution core-level spectroscopy and LEED investigations
of Ga2O3 on CoGa(100) surface — •Alina Vlad 1 , I.
Costina 1 , A. Stierle 1 , H. Dosch 1 , E. Lundgren 2 , and J. Anderson
2 — 1 Max-Planck Institut für Metallforschung, Heisenbergstraße 1,
70569 Stuttgart — 2 Department of Synchrotron Radiation Research,
Institute of Physics, University of Lund, Box 118, SE-221 00 Lund,
Sweden
Ultra-thin oxide films are of interest for fundamental studies, as well
as for industrial applications in sectors like heterogeneous catalysis, microelectronics,
high-density data storage technologies. As an example, we
investigated the thermally controlled oxidation of CoGa(100) using High
Resolution Core Level Spectroscopy (HRCLS) and Low Energy Electron
Diffraction (LEED) techniques. HRCLS measurements have been performed
after oxidation at different temperatures up to 750 o C and pressures
between 10 −8 and 5 · 10 −5 mbar O2 on the beamline I 311 at the
Max-lab II, Sweden. After the oxidation at 450 o C an ordered ultra-thin
oxide layer is formed, which shows in LEED a (2 x 1) reconstruction.
After the oxidation at 750 o C and 5 · 10 −5 mbar O2, the LEED patterns
indicate the change in the surface orientation of the oxide layer accompanied
by surface faceting. Also, an additional component shifted to higher
binding energy was observed both in Ga 3d and O 1s spectra.
O 34.7 Do 12:45 H45
SPA-LEED Studies of CoO Thin Films on Ag(100) —
•Jian Wang, Ina Sebastian, Karl-Michael Schindler,
Klaus Meinel, Henning Neddermeyer, and Wolf Widdra —
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, FB Physik, D-06099 Halle