Oberflächenphysik des Festkörpers

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung.- 1.1 Was ist Oberflächenphysik?.- 1.2 Entwicklung und Methodik der Oberflächenphysik.- 2 Experimentelle Voraussetzungen und Hilfsmittel.- 2.1 Teilchentransport im Ultrahochvakuum (UHV).- 2.2 Ultrahochvakuumtechnologie.- 2.2.1 Vakuum-Materialien.- 2.2.2 Einfache Bauteile.- 2.2.3 Pumpen.- 2.2.4 Druckmessung.- 2.2.5 Typischer Aufbau von UHV-Apparaturen.- 2.3 Herstellung definierter, einfacher Oberflächen.- 2.3.1 Präparation von Einkristallen.- 2.3.2 Herstellung von Aufdampfschichten.- 2.4 Häufig verwendete Spektrometerkomponenten.- 2.4.1 Übersicht.- 2.4.2 Elektronen- und Photonenquellen.- 2.4.3 Monochromatoren und Filter für Photonen und Elektronen.- 2.4.4 Detektoren.- 2.4.5 Neutralteilchen- und Ionenstrahl-Spektrometer.- 3 Geometrische Struktur von Oberflächen.- 3.1 Übersicht über mögliche Anordnungen von Atomen an der Oberfläche.- 3.2 Mathematische Beschreibung von Kristall-Oberflächen.- 3.3 Experimentelle Verfahren und ihre prinzipiellen Grenzen.- 3.4 Direkte Abbildung der Oberfläche.- 3.5 Beugungsbilder von zweidimensionalen periodischen Strukturen.- 3.6 Beugung mit Elektronen-, Röntgen- und Atomstrahlen.- 3.7 Auswertung des Beugungsbildes: Periodizität und Intensität.- 3.8 Defektstrukturen.- 3.8.1 Kinematische Näherung.- 3.8.2 Regelmäßige Anordnungen.- 3.8.3 Unregelmäßige Anordnungen.- 3.8.4 Übersicht über Meßmöglichkeiten mit LEED.- 3.8.5 Defektanalyse mit Hilfe der Beugung von Atomstrahlen.- 3.9 Strukturuntersuchung mit Ionenstrahlen.- 4 Elektronische und vibronische Struktur von Oberflächen.- 4.1 Elektronische und vibronische Oberflächenzustände.- 4.1.1 Allgemeine Beschreibung.- 4.1.2 Grundlagen und Beispiele für die Berechnung von Oberflächenzuständen.- 4.2 Oberflächen im elektronischen Gleichgewicht.- 4.2.1 Austrittsarbeit.- 4.2.2 Raumladungsrandschichten in Halbleitern.- 4.3 Transportvorgänge und Nichtgleichgewichte.- 4.3.1 Definitionen und Begriffe.- 4.3.2 Leitung in Bändern von Oberflächenzuständen.- 4.3.3 Leitung in der Raumladungsschicht.- 4.3.4 Feldeffekt.- 4.3.5 Nichtgleichgewichte durch elektrische Felder und Beleuchtung.- 4.4 Übersicht über spektroskopische Methoden.- 4.5 Spektroskopie im Bereich der Rumpfelektronen.- 4.5.1 Röntgenphotoemission (XPS).- 4.5.2 Streuexperimente mit Photoelektronen.- 4.5.3 Augerelektronenspektroskopie (AES).- 4.5.4 Geometrische Abbildungen mit Photonen und Augerelektronen.- 4.5.5 Tiefenprofilanalyse.- 4.6 Spektroskopie im Bereich der Valenzelektronen.- 4.6.1 Grundlagen der UV-Photoemission (UPS).- 4.6.2 Photoemission an Atomen und Molekülen.- 4.6.3 Photoemission an freien Oberflächen.- 4.6.4 Photoemission an Oberflächen mit Adsorbaten.- 4.6.5 Elektronenenergieverlustspektroskopie.- 4.6.6 Inverse Photoemission und Zwei-Photonen-Photoemission.- 4.6.7 Optische Absorption, Photoleitung und Photospannung.- 4.7 Schwingungsspektroskopie.- 4.7.1 Schwingungsspektroskopie mit Elektronen.- 4.7.2 Inelastische Atomstreuung.- 4.7.3 Infrarotabsorption.- 5 Wechselwirkungen von Teilchen mit Oberflächen.- 5.1 Bestimmung der Bedeckung und Adsorptionsrate von Teilchen an Festkörperoberflächen.- 5.1.1 Chemische Analyse der Oberfläche über Massenbestimmung desorbierender Teilchen.- 5.1.2 Chemische Analyse der Oberfläche über elektronische und vibronische Zustände.- 5.1.3 Charakterisierung von Oberflächenbedeckungen über unspezifische phänomenologische Meßgrößen.- 5.1.4 Bestimmung der Adsorptionsrate von Teilchen an Oberflächen.- 5.2 Übersicht verschiedener Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.2.1 Problemstellung.- 5.2.2 Verschiedene Wechselwirkungsmechanismen zwischen Teilchen und Festkörperoberflächen.- 5.2.3 Thermodynamisch und kinetisch kontrollierte Experimente.- 5.2.4 Exzeßgrößen an der Oberfläche.- 5.3 Phänomenologische und statistische Thermodynamik von Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.3.1 Adsorptionsisothermen.- 5.3.2 Thermodynamische Grundbegriffe.- 5.3.3 Thermodynamik allgemeiner Adsorptionssysteme.- 5.3.4 Volumenreaktionen und Festkörperthermodynamik.- 5.3.5 Statistische Mechanik von Adsorptionssystemen.- 5.4 Kinetik von Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.4.1 Übersicht.- 5.4.2 Adsorption und Akkomodationskoeffizienten.- 5.4.3 Desorption.- 5.4.4 Oberflächendiffusion adsorbierter Teilchen.- 5.5 Thermodynamisch und kinetisch bestimmte Oberflächenstrukturen.- 5.5.1 Adsorbate auf inerter Unterlage.- 5.5.2 Verdampfung und Teilchentransport an freien Festkörperoberflächen.- 5.6 Adsorption an Festkörperoberflächen.- 5.6.1 Übersicht.- 5.6.2 Physisorption.- 5.6.3 Chemisorption und Koordinationschemie.- 5.6.4 Chemisorption an Metallen.- 5.6.5 Chemisorption an idealen Halbleitern.- 5.6.6 Chemisorption an Halbleitern, mit Defekten.- 6 Anwendungsbeispiele aus der allgemeinen Materialforschung.- 6.1 Die zentrale Problemstellung: Kontrollierte Grenzflächen.- 6.2 Sensorik.- 6.3 Katalyse.- 6.4 Anwendung dünner Schichten.- 6.5 Mikro- und Optoelektronik.- 6.6 Keramik und Hoch-Tc-Supraleitung.- 6.7 Molekularelektronik.- 6.8 Biotechnologie und Medizintechnik.- 7 Literatur.- 8 Anhang.- 8.1 Dreidimensionale Bandstruktur.- 8.2 Zoo der Festkörper-„Onen“.- 8.2.1 Phononen.- 8.2.2 Plasmonen.- 8.2.3 Exzitonen.- 8.2.4 Polaritonen.- 8.2.5 Magnonen.- 8.2.6 Solitonen.- 8.2.6.1 Solitonen in der Physik und Mathematik.- 8.2.6.2 Solitonen in organischen Materialien.- 8.2.7 Polaronen.- 8.2.7.1 Polaronen in anorganischen Materialien.- 8.2.7.2 Polaronen in halbleitenden Polymeren.- 8.2.8 Bipolaronen.- 8.3 Physikalische Größen, Einheiten und Naturkonstanten.- 8.3.1 Basisgrößen und Einheiten.- 8.3.2 Physikalische Größen im Sl-System.- 8.3.3 Physikalische Konstanten im Sl-System.- 8.3.4 Dezimale Vielfache und Teile von Einheiten.- 8.3.5 Druckdimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.6 Energiedimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.7 Kraftdimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.8 Ladungsdimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.9 Die Funktionen kT und RT in Abhängigkeit von der Temperatur.- 8.4 Dampfdrücke.- 8.5 Bildzeichen für die Vakuumtechnik.- 8.6 Gebräuchliche Oberflächenuntersuchungsmethoden.- 8.7 Erklärung der Abkürzungen.- 8.8 Bindungsenergien und Wirkungsquerschnitte für die Röntgenphotoemission.- 8.9 Periodensystem der Elemente.- 8.10 Auger-Elektronen-Energie.- 8.11 Spezifikationen ausgewählter Mikroanalysemethoden.

Oberflächenphysik des Festkörpers

Unter Mitw. v. Christiane Ziegler

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Beschreibung

Details

Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

01.01.1994

Verlag

Vieweg & Teubner

Seitenzahl

641

Maße (L/B/H)

20,5/13,7/3,4 cm

Beschreibung

Details

Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

01.01.1994

Verlag

Vieweg & Teubner

Seitenzahl

641

Maße (L/B/H)

20,5/13,7/3,4 cm

Gewicht

740 g

Auflage

2. durchges. Auflage

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-519-13047-5

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Abbildung der Oberfläche.- 3.5 Beugungsbilder von zweidimensionalen periodischen Strukturen.- 3.6 Beugung mit Elektronen-, Röntgen- und Atomstrahlen.- 3.7 Auswertung des Beugungsbildes: Periodizität und Intensität.- 3.8 Defektstrukturen.- 3.8.1 Kinematische Näherung.- 3.8.2 Regelmäßige Anordnungen.- 3.8.3 Unregelmäßige Anordnungen.- 3.8.4 Übersicht über Meßmöglichkeiten mit LEED.- 3.8.5 Defektanalyse mit Hilfe der Beugung von Atomstrahlen.- 3.9 Strukturuntersuchung mit Ionenstrahlen.- 4 Elektronische und vibronische Struktur von Oberflächen.- 4.1 Elektronische und vibronische Oberflächenzustände.- 4.1.1 Allgemeine Beschreibung.- 4.1.2 Grundlagen und Beispiele für die Berechnung von Oberflächenzuständen.- 4.2 Oberflächen im elektronischen Gleichgewicht.- 4.2.1 Austrittsarbeit.- 4.2.2 Raumladungsrandschichten in Halbleitern.- 4.3 Transportvorgänge und Nichtgleichgewichte.- 4.3.1 Definitionen und Begriffe.- 4.3.2 Leitung in Bändern von Oberflächenzuständen.- 4.3.3 Leitung in der Raumladungsschicht.- 4.3.4 Feldeffekt.- 4.3.5 Nichtgleichgewichte durch elektrische Felder und Beleuchtung.- 4.4 Übersicht über spektroskopische Methoden.- 4.5 Spektroskopie im Bereich der Rumpfelektronen.- 4.5.1 Röntgenphotoemission (XPS).- 4.5.2 Streuexperimente mit Photoelektronen.- 4.5.3 Augerelektronenspektroskopie (AES).- 4.5.4 Geometrische Abbildungen mit Photonen und Augerelektronen.- 4.5.5 Tiefenprofilanalyse.- 4.6 Spektroskopie im Bereich der Valenzelektronen.- 4.6.1 Grundlagen der UV-Photoemission (UPS).- 4.6.2 Photoemission an Atomen und Molekülen.- 4.6.3 Photoemission an freien Oberflächen.- 4.6.4 Photoemission an Oberflächen mit Adsorbaten.- 4.6.5 Elektronenenergieverlustspektroskopie.- 4.6.6 Inverse Photoemission und Zwei-Photonen-Photoemission.- 4.6.7 Optische Absorption, Photoleitung und Photospannung.- 4.7 Schwingungsspektroskopie.- 4.7.1 Schwingungsspektroskopie mit Elektronen.- 4.7.2 Inelastische Atomstreuung.- 4.7.3 Infrarotabsorption.- 5 Wechselwirkungen von Teilchen mit Oberflächen.- 5.1 Bestimmung der Bedeckung und Adsorptionsrate von Teilchen an Festkörperoberflächen.- 5.1.1 Chemische Analyse der Oberfläche über Massenbestimmung desorbierender Teilchen.- 5.1.2 Chemische Analyse der Oberfläche über elektronische und vibronische Zustände.- 5.1.3 Charakterisierung von Oberflächenbedeckungen über unspezifische phänomenologische Meßgrößen.- 5.1.4 Bestimmung der Adsorptionsrate von Teilchen an Oberflächen.- 5.2 Übersicht verschiedener Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.2.1 Problemstellung.- 5.2.2 Verschiedene Wechselwirkungsmechanismen zwischen Teilchen und Festkörperoberflächen.- 5.2.3 Thermodynamisch und kinetisch kontrollierte Experimente.- 5.2.4 Exzeßgrößen an der Oberfläche.- 5.3 Phänomenologische und statistische Thermodynamik von Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.3.1 Adsorptionsisothermen.- 5.3.2 Thermodynamische Grundbegriffe.- 5.3.3 Thermodynamik allgemeiner Adsorptionssysteme.- 5.3.4 Volumenreaktionen und Festkörperthermodynamik.- 5.3.5 Statistische Mechanik von Adsorptionssystemen.- 5.4 Kinetik von Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.4.1 Übersicht.- 5.4.2 Adsorption und Akkomodationskoeffizienten.- 5.4.3 Desorption.- 5.4.4 Oberflächendiffusion adsorbierter Teilchen.- 5.5 Thermodynamisch und kinetisch bestimmte Oberflächenstrukturen.- 5.5.1 Adsorbate auf inerter Unterlage.- 5.5.2 Verdampfung und Teilchentransport an freien Festkörperoberflächen.- 5.6 Adsorption an Festkörperoberflächen.- 5.6.1 Übersicht.- 5.6.2 Physisorption.- 5.6.3 Chemisorption und Koordinationschemie.- 5.6.4 Chemisorption an Metallen.- 5.6.5 Chemisorption an idealen Halbleitern.- 5.6.6 Chemisorption an Halbleitern, mit Defekten.- 6 Anwendungsbeispiele aus der allgemeinen Materialforschung.- 6.1 Die zentrale Problemstellung: Kontrollierte Grenzflächen.- 6.2 Sensorik.- 6.3 Katalyse.- 6.4 Anwendung dünner Schichten.- 6.5 Mikro- und Optoelektronik.- 6.6 Keramik und Hoch-Tc-Supraleitung.- 6.7 Molekularelektronik.- 6.8 Biotechnologie und Medizintechnik.- 7 Literatur.- 8 Anhang.- 8.1 Dreidimensionale Bandstruktur.- 8.2 Zoo der Festkörper-„Onen“.- 8.2.1 Phononen.- 8.2.2 Plasmonen.- 8.2.3 Exzitonen.- 8.2.4 Polaritonen.- 8.2.5 Magnonen.- 8.2.6 Solitonen.- 8.2.6.1 Solitonen in der Physik und Mathematik.- 8.2.6.2 Solitonen in organischen Materialien.- 8.2.7 Polaronen.- 8.2.7.1 Polaronen in anorganischen Materialien.- 8.2.7.2 Polaronen in halbleitenden Polymeren.- 8.2.8 Bipolaronen.- 8.3 Physikalische Größen, Einheiten und Naturkonstanten.- 8.3.1 Basisgrößen und Einheiten.- 8.3.2 Physikalische Größen im Sl-System.- 8.3.3 Physikalische Konstanten im Sl-System.- 8.3.4 Dezimale Vielfache und Teile von Einheiten.- 8.3.5 Druckdimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.6 Energiedimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.7 Kraftdimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.8 Ladungsdimensionen — Umrechnungsfaktoren.- 8.3.9 Die Funktionen kT und RT in Abhängigkeit von der Temperatur.- 8.4 Dampfdrücke.- 8.5 Bildzeichen für die Vakuumtechnik.- 8.6 Gebräuchliche Oberflächenuntersuchungsmethoden.- 8.7 Erklärung der Abkürzungen.- 8.8 Bindungsenergien und Wirkungsquerschnitte für die Röntgenphotoemission.- 8.9 Periodensystem der Elemente.- 8.10 Auger-Elektronen-Energie.- 8.11 Spezifikationen ausgewählter Mikroanalysemethoden.