Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

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7. Adsorption von PTCDA auf der GaN(0001)-Oberfläche rylenkohlenstoffe bzw. das der Carbonylkohlentsoffe betrachtet, so zeigt sich keine Änderung der Bindungsenergie mit zunehmender PTCDA-Bedeckung. Auch die Gaussbreiten dieser beiden Signale zeigen keinerlei Veränderung mit dem Bedeckungsgrad und weisen eine konstante Breite von (1,6±0,1) eV bzw. (1,5±0,1) eV auf (siehe Anhang, Tab. A.3.1). Dies lässt darauf schließen , dass es keine starken Wechselwirkungen zwischen den Kohlenstoffen des PTCDA-Moleküls und dem Substrat gibt, wie es auch schon bei der Adsorption von PTCDA auf der Si(111) √ 3 × √ 3 R-30 ◦ -Bi-Oberfläche beobachtet werden konnte (siehe Abschnitt 5.4.1). Darüber hinaus wurde noch die O1s-Emissionslinie im Detail analysiert um mögliche Wechselwirkungen zwischen den Sauerstoffatomen der Moleküle und dem Substrat zu untersuchen. In Abb. 7.4.2 (b) ist die Bindungsenergie der verschiedenen Sauerstoffsignale mit zunehmender PTCDA-Menge dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Bindungsenergien keine Veränderung mit zunehmender PTCDA-Menge zeigt. Des Weiteren zeigt auch die Gaussbreite keine Veränderung und bleibt konstant bei (1,4±0,1) eV bzw. (1,5±0,1) eV (siehe Anhang, Tab. A.3.2). Diese Analyse zeigt, dass auch zwischen den Sauerstoffen und dem Substrat keine starke Wechselwirkung auftritt. Die Beobachtungen sind konsistent mit den STM-Untersuchungen in Abschnitt 7.2, in dem auch auf eine geringe Wechselwirkung zwischen den Molekülen und dem Substrat geschlossen wurde. Darüber hinaus stehen die Ergebnisse im Widerspruch zu der von Cox et al. [138] aufgestellten Vermutung, dass Gallium an der Oberfläche oder in oberflächennahen Regionen starke Wechselwirkungen mit den Molekülen hervorruft. Diese Messungen zeigen, dass dies nicht pauschalisiert werden kann und vermutlich stark vom verwendeten Molekül bzw. Substrat abhängig ist. 7.5. Molekülorientierung In Abb. 7.5.1 sind die NEXAFS-Spektren der Kohlenstoff-K-Kante von 11 Å PTCDA auf der GaN(0001)-Oberfläche, für verschiedene Winkel zwischen Oberfläche und dem einfallenden Röntgenstrahl, dargestellt. Wird das Spektrum für einen Winkel von 70 ◦ betrachtet, so zeigen sich eine Vielzahl von für das PTCDA charakteristischen Resonanzen. Eine detaillierte Erklärung dieser Resonanzen ist in Abschnitt 5.4.4 gegeben. Die Bindungsenergien dieser Resonanzen (siehe Anhang, Tab. A.3.3, A.3.4) zeigen sowohl eine gute Übereinstimmung mit den in der Literatur beschriebenen Bindungsenergien als auch mit denen von PTCDA auf Si(111) √ 3× √ 3 R-30 ◦ -Bi beobachteten Bindungsenergien (siehe Abschnitt 5.4.4). Wird die Winkelabhängigkeit der π ∗ -Resonanzen (grauer Bereich) betrachtet, so zeigt sich eine systematische Intensitätsabnahme mit der Verringerung des Winkels. Diese Winkelabhängigkeit sowie die sehr geringe Intensität bei Normaleinfall bedeutet, dass die Moleküle zum Großteil mit der Molekülachse parallel zum Substrat ausgerichtet sind. Die gleiche systematische Winkelabhängigkeit kann auch 134
Intensität (arb. units) C-K-Kante 320 310 300 290 Bindungsenergie (eV) 280 70° 53° 45° 0° 270 Abb. 7.5.1: NEXAFS-Spektren der Kohlenstoff-K-Kante von 11Å PTCDA auf der GaN(0001)-Oberfläche bei verschiedenen Winkeln. Intensität (arb. units) C-K-Kante 320 310 300 290 Bindungsenergie (eV) 7.6. Zusammenfassung 280 53° 45° 20° 0° 270 Abb. 7.5.2: NEXAFS-Spektren der Kohlenstoff-K-Kante von 4Å PTCDA auf der GaN(0001)-Oberfläche bei verschiedenen Winkeln. für 4 Å PTCDA beobachtet werden. Dieπ ∗ -Resonanzen zeigen ihre höchste Intensität bei 1 53 ◦ und ihre niedrigste bei Normaleinfall. Analog zu den Messungen von 11 Å PTCDA zeigt sich auch bei dieser Messung, dass die Signale bei Normaleinfall noch Intensität aufweisen. Dies bedeutet, dass nicht alle Moleküle parallel zum Substrat ausgerichtet sind. Mögliche Erklärungen dafür sind, dass es zu leichten Verkippungen der Moleküle an Stufenkanten und Defekten der Oberfläche kommt sowie an den Inselrändern. Darüber hinaus kann nicht ausgeschlossen werden, dass dieses Signal, wie schon in Abschnitt 5.4.4 beschrieben, durch Kohlenstoffverunreinigungen aus der Atmosphäre stammt. Dass ein Großteil der Moleküle mit der Molekülachse parallel zum Substrat liegt, ist konsistent mit der aus den SPA-LEED- und STM-Untersuchungen bestimmten HB- Struktur. Zusätzlich deutet die Winkelabhängigkeit bei 4 Å daraufhin, das es wie schon bei den STM-Untersuchungen vermutet, keine erste ungeordnete Lage gibt, sondern ein reines Inselwachstum. 7.6. Zusammenfassung Anhand von STM-Experimenten konnte das Wachstum von PTCDA auf der GaN(0001)- Oberfläche untersucht werden. Hierbei zeigte sich, dass das PTCDA in Inseln auf der Oberfläche aufwächst. Des Weiteren konnte beobachtet werden, dass Stufenkanten sowie Defekte der Oberfläche keine präferierten Nukleationstellen für die Moleküle darstellen, was geringe Substrat-Wechselwirkungen nahelegt. Zwischen den Inseln konnte 1 Die Messung bei 70 ◦ ist fehlgeschlagen und konnte Aufgrund von Strahlenschäden im organischen Material nicht nochmal wiederholt werden. 135
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Wachstum und Charakterisierung dün
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Abstract The growth of ordered thin
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Inhaltsverzeichnis 3.2.3. Wachstum
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1. Einleitung In den letzten Jahrze
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2. Physikalische Grundlagen 2.1. Di
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2.2. Der Wachstumsprozess 2.2. Der
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2.3. Grundlagen der Elektronenbeugu
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k f k i (hkl) G h,k,l (000) Abb. 2.
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2.4. Rastertunnelmikroskopie (STM)
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2.5. Infrarot (IR)-Spektroskopie Di
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2.7. Röntgenphotoelektronenspektro
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3. Materialsysteme (a) Silizium Kri
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4. Experimentelle Details Die im Ra
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4.1.1. Das XPS Spektrometer 4.1. Da
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4.2. Das SPA-LEED-System nen auf de
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4.3.4. Die Babykammer Um die Schich
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4.5. Das IR-Spektrometer Das Materi
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