Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

3. Materialsysteme
(a) Silizium Kristallgitter in [100]-Richtung (
[39]).
(b) Silizium Kristallgitter in [111]-Richtung (
[39]).
Abb. 3.1.2: Schematische Darstellung des Silizium Kristallgitters in zwei Richtungen.
Gut zu erkennen ist, dass die atomaren Ebenen alternierend aus Atomen des einen
bzw. des anderen Untergitters gebildet werden. Dabei bindet jedes Atom sowohl an
zwei Atome der darüber als auch an zwei Atome der darunter liegenden Lage und die
atomaren Monolagen (ML) sind äquidistant. Der Netzebenen-Abstand d beträgt hierbei
d400 = 1
4a0 ≈ 1,358 Å. Bezogen auf die [111]-Richtung ergibt sich das in Abb. 3.1.2
(b) gezeigte Bild. Im Gegensatz zu den in [100]-Richtung äquidistanten Netzebenen,
zeigen sich immer zwei jeweils zu einer Doppellage (Bilayer, BL) zusammengerückte
Netzebenen. Die Atome der oberen Bilayerhäfte (BLH) weisen jeweils Bindungen zu den
drei Atomen der unteren BLH auf und umgekehrt. Somit gibt es pro Atom nur eine
Bindung, die aus der Doppellage herausführt. Liegt diese Bindung an der Oberfläche,
so wird von sogenannten dangling bonds (DB) gesprochen. Der Abstand von der Mitte
einer Doppellage zur nächsten Mitte einer Doppellage beträgt d111 = a0/ √ 3 ≈ 3,136Å,
während der Abstand der beiden die Doppellage bildenden Atomlagen zueinander dBL
= 1
4 d111 ≈ 0,784 Å beträgt.
Auf der Si(111)-Oberfläche entspricht die „atomare“ Stufenhöhe zwischen zwei Terrassen
immer ganzen BL-Stufen. Dies begründet sich in der Tatsache, das ein komplettes BL nur
eine DB pro (1×1)-Einheitsmasche aufweist. Eine äußere „halbe“ BL würde hingegen drei
DB aufweisen, was energetisch ungünstiger ist und somit in der Natur nicht verwirklicht
ist.
Um die Dichte der DB noch weiter zu reduzieren und somit die Oberflächenenergie
zu verringern, rekonstruieren Oberflächen. Für die Si(111)-Oberfläche stellt die (7×7)-
Rekonstruktion die thermodynamische Gleichgewichtsüberstruktur bei nicht zu hohen
Temperaturen dar. Diese Rekonstruktion wird durch das dimer-adatom-stacking-fault
(DAS)-Modell von Takayanagi et al. [40] beschrieben. In Abb. 3.1.3 ist eine Aufsicht
davon gezeigt. Diesem Modell zufolge besteht die (7×7)-Einheitsmasche aus zwei Teilen
(hellgrau und dunkelgrau unterlegter Bereich), wobei einer der beiden Teile (dunkelgrau)
einen Stapelfehler in der obersten Lage aufweist. Im Grenzbereich dieser beiden Teile
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