Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

2. Physikalische Grundlagen
(a) (b)
E C
E V
χ
V b > 0V V b < 0V
S
EF Φm T
EF
eV B
Abb. 2.4.2: Energie-Banddiagramme für energieniveauselektive STM-Messungen im (a) “empty-state“-
und (b) “filled-state“-Messmodus (nach [26]).
(EV ) und das Ferimniveau (EF) sowie die Elektronenaffinität der Probe χ und die Austrittsarbeit
der Spitze φ dargestellt. Im sogenannten “empty state“-Modus wird eine
positive Vorspannung angelegt und die Probenfermienergie E S F um |eVb| zu niedrigeren
Energien verschoben (siehe Abb. 2.4.2 (a)). Folglich findet nur ein Elektronenfluss aus
der Sondenspitze in unbesetzte Zustände des Leitungsband der Probe statt. Bei negativer
Vorspannung (“filled state“) schiebt die Probenfermienergie zu höheren Energien, so dass
auschließlich der Elektronenfluss aus den höchsten besetzten Zuständen im Valenzband
der Probe zum Tunnelstrom beiträgt (siehe Abb. 2.4.2 (b)).
2.5. Infrarot (IR)-Spektroskopie
Bei der Infrarot (IR)-Spektroskopie handelt es sich um ein spektroskopisches Verfahren,
das mit infraroter Strahlung im Bereich von 400 -4000 cm −1 arbeitet. Durch die
IR-Strahlung werden Schwingungen und Rotationen im Molekül angeregt. Dabei wird
die Anregungsenergie durch die einzelnen Atome bestimmt und hängt von deren Masse,
Anordnung und den Bindungsstärken ab. Die IR-Strahlung wird absorbiert, wenn die
Frequenz der einfallenden Strahlung mit der Schwingungsfrequenz des Moleküls im angeregten
Zustand übereinstimmt. Die meisten Moleküle befinden sich bei Raumtemperatur
im Schwingungszustand ν = 0 und in ihrem elektronischen Grundzustand. Eine idealisierte
Beschreibung von Schwingungen in einem Molekül stellt der harmonische Oszillator
dar. Dieses Modell reicht jedoch zur Beschreibung nicht aus, da die Energieabstände
mit wachsender Anregung nicht identisch sind und das Molekül oberhalb einer bestimmten
Energie dissoziiert. Deshalb ist eine bessere Beschreibung durch den anharmonischen
Oszillator gegeben. Dieser berücksichtigt die Dissoziation, und die Schwingungsniveaus
haben konvergierende Abstände.
16
E C
E V
eV B