Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...
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2. Physikalische Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Adsorbat<br />
Substrat<br />
Frank-van-der-Merwe Volmer-Weber Stranski-Krastanov<br />
(∆σ0)<br />
Abb. 2.2.1: <strong>Wachstum</strong>smodi nahe des thermodynamischen Gleichgewichtes nach [16].<br />
2.2.2. <strong>Wachstum</strong>skinetik<br />
Läuft das <strong>Wachstum</strong> nicht, wie im vorherigen Abschnitt angenommen, im thermodynamischen<br />
Gleichgewicht ab, so wird das <strong>Wachstum</strong>sverhalten entscheidend von kinetischen<br />
Faktoren beeinflusst. Deshalb werden im Folgenden solche kinetischen Prozesse<br />
diskutiert.<br />
Die Morphologie des Adsorbatfilms wird weitgehend durch die Diffusion der adsorbierten<br />
Teilchen <strong>auf</strong> der Oberfläche bestimmt. Zu Beginn des <strong>Wachstum</strong>s ist die Diffusion der<br />
<strong>auf</strong> dem Substrat adsorbierten Teilchen ein entscheidender Faktor, während im fortgeschrittenen<br />
Stadien auch die Diffusion <strong>auf</strong> Inseln wichtig wird.<br />
Die Kondensation kann durch die Ratengleichung:<br />
dn1<br />
dt<br />
= R− n1<br />
τ mit τ−1 = τ −1<br />
a +τ −1<br />
n +τ −1<br />
c +.... (2.2.2)<br />
beschrieben werden [17]. R ist hierbei die Aufdampfrate, n1 die Dichte der adsorbierten<br />
Teilchen <strong>und</strong> τa die Aggregationsrate, also die Rate, mit der diff<strong>und</strong>ierende Teilchen<br />
sich an bestehende Inseln anlagern. τn ist die Nukleationsrate, d.h. die Rate, mit der<br />
diff<strong>und</strong>ierende Teilchen neue Inseln bilden <strong>und</strong>, τc stellt die Desorptionsrate dar. Das<br />
Verhältnis von Adsorptionsrate <strong>und</strong> Desorptionsrate (r = τa)<br />
gibt die unterschiedlichen<br />
τc<br />
Kondensationsregime an. Ist das Verhältnis τa ≫ 1, d.h. bei hohen Aufdampfraten <strong>und</strong><br />
τc<br />
niedrigen Temperaturen, so wird das Regime als complete bezeichnet <strong>und</strong> nahezu jedes<br />
Teilchen adsorbiert <strong>und</strong> verbleibt <strong>auf</strong> der Oberfläche. Bei hohen Temperaturen <strong>und</strong><br />
niedrigen Aufdampfraten ist das Verhältnis ≪1, <strong>und</strong> das Regime wird als incomplete<br />
bezeichnet. In diesem Regime desorbieren nahezu alle Teilchen wieder. Das <strong>Wachstum</strong><br />
von <strong>Filme</strong>n findet oft zunächst erst im incomplete Regime statt, <strong>und</strong> mit zunehmender<br />
Anzahl adsorbierter Teilchen geht es in das complete Regime über [17]. Teilchen, die<br />
<strong>auf</strong> der Oberfläche kondensieren, lagern sich bevorzugt an bestehenden Inseln an oder<br />
bilden neue Inseln. Vor allem Substratdefekte, wie z.B. Stufenkanten <strong>und</strong> Verunreinigungen<br />
führen zur Bildung neuer Inseln. Damit die Inseln stabil sind, ist eine kritische<br />
Inselgröße nötig. Diese wird dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Aggregation gewonnene<br />
Freie Energie größer sein muss als die Oberflächenenergie der Insel. Dadurch,<br />
dass das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen für größere Inseln immer kleiner wird,<br />
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