Moduliranje dvodimenzionalnog elekronskog plina periodičkim nizom stepenica

Šrut, Iva (2010) Moduliranje dvodimenzionalnog elekronskog plina periodičkim nizom stepenica. Diploma thesis, Faculty of Science > Department of Physics.

[img] PDF
Restricted to Registered users only
Language: Croatian

Download (23MB)

Abstract

Površine kristala predstavljaju zanimljivo i izazovno područje fizike, što zbog svoje elektronske strukture, što zbog važnosti za niz fizikalnih procesa. Dvodimenzionalni sistemi, s obzirom na 2D lokalizaciju, u zadnjih nekoliko godina doživjeli su procvat u razvoju i istraživanju kroz otrića kao što su kvantni Hallov efekt i novi visokotemperaturni supravodiči. Prisutnost površine kristala može izazvati pojavu elektronskih stanja inače zabranjenih u kristalu, kreirajući time elektronsku vrpcu u projekciji procjepa volumnih elektronskih vrpci (engl. bulk band) koji odgovara toj površini. Ta, takozvana, površinska stanja su vrlo lokalizirana uz površinu i mogu sudjelovati, sa značajnim udjelom, u lokalnoj gustoći stanja na površini, te stoga igrati važnu ulogu u površinskoj fizici i kemiji. Ona utječu na katalitičku reaktivnost i disocijaciju, te su odgovorna za dugodosežnu, substratom utjecanu, interakciju adsorbata. Postojanje površinskog stanja na površini bakra (111) poznato je u površinskoj fizici već duže vrijeme te su, kroz niz eksperimenata, dobro utvrđena njegova svojstva: efektivna masa elektrona, položaj minimuma vrpce i širina vrpce. No postavlja se pitanje da li je, i kako, moguće utjecati na karakteristike površinskih stanja, tj. možemo li kontroliranim nizom postupaka dobiti površinsko stanje točno određenih značajki. Takvi procesi kontrole svojstava površinskih stanja nazivaju se inženjering elektronskog stanja (engl. electron state engineering). U ovom radu utjecali smo na karakteristike površinskog stanja plemenitog metala bakra kroz dva različita pristupa. Jedan je bio uvođenje periodičkog niza stepenica na površini, a drugi adsorpcija alkalijskih metala. Periodički niz stepenica na površini čini, tzv. vicinalnu ili stepeničastu površinu. Takav sustav se zadnjih godina pokazao izuzeto zanimljivim budući da predstavlja idealni predložak za rast samoorganizirajućih uređenih nanostruktura kao što su vrpce, žice i točke s dugodosežnim uređenjem. Takoder, poznato je da stepenice, ali i drugi defekti na površini kao što su adatomi i kink atomi, imaju važan utjecaj na dinamiku raznih reakcija: adsorpciju, desorpciju te disocijaciju molekula i atoma. Pokazalo se, prema tome, da je iznimno važno omogućiti dobru kontrolu stabilnosti mreže stepenica, ali i pažljivo analizirati površinsku elektronsku strukturu i njen utjecaj na navedene procese. Nedavno je objavljeno nekoliko studija raznih vicinalnih površina bakra [9-12,14,34] koje su sugerirale promjene u karakteristikama površinskog stanja što nas je ponukalo na pažljivo i temeljito istraživanje našeg uzorka vicinalne površine Cu(223). Pri tome smo proučavali utjecaj pojave stepenica na površinska stanja u smjeru okomitom na stepenice, ali i u smjeru paralelno sa stepenicama u želji da vidimo razlike u ponašanju elektrona u raznim smjerovima po vicinalnoj površini. Adsorpcija alkalijskih metala pružila je dodatnu mogućnost u inženjeringu elektronskog stanja. Za ravne površine raznih kristala, uključujući i bakar, poznato je da adsorbirani sloj alkalijskih metala uvelike utječe na karakteristike površinskog stanja i otvara mogućnost pojave dodatnih stanja, stanja kvantne jame i rezonance monosloja. Korišteni alkaliji su bili kalij i litij, a dobivena mjerenja daju, prema svemu sudeći, jedan od rijetkih uvida u ponašanje površinskih elektronskih stanja vicinalnih sustava prilikom adsorpcije tih elemenata. Eksperimentalne metode korištene u ovom istraživanju bile su, primarno, Kutnorazlučiva fotoelektronska spektroskopija, ARPES (angl. Angle Resolved Photoemission Spectroscopy), te Difrakcija nisko-energetskih elektrona LEED (engl. Low Energy Electron Difraction). Ove dvije, kako ćemo naknadno pokazati, površinske metode, različite u fizikalnim principima, upotpunjavale su jedna drugu dajući širu i bogatiju sliku promatranog sustava. LEED donosi informaciju o periodičnosti atoma na površini, dok ARPES daje uvid u elektronsku stukturu površine i omogućuje detaljno i kvantitativno praćenje promjena površinskog stanja uslijed kontroliranih transformacija sustava. Ovaj diplomski rad, uz detaljan opis korištenih tehnika, te teorija i modela koji opisuju uočene pojave, donosi i sustavni pregled mjerenja vicinalnog uzorka Cu(223) u odnosu na ravnu površinu Cu(111) kao i ponašanje uslijed adsorpcije kalija i litija na površinu. Time smo kompletirali proučavanu problematiku i, nadamo se, pružili čitatelju dovoljno informacija za uvod u svijet vicinalnih površina i motivaciju za daljnja istraživanja.

Item Type: Thesis (Diploma thesis)
Keywords: elektronska stanja u metalima ; stepeničaste površine ; Kronig-Penney model ; Langmuir-Gurney model ; kutno razlučiva fotoelektronska spektroskopija (ARPES) ; difrakcija nisko-energetskih elektrona (LEED)
Supervisor: Kralj, Marko
Date: 14 July 2010
Number of Pages: 83
Subjects: NATURAL SCIENCES > Physics
Divisions: Faculty of Science > Department of Physics
Depositing User: Gordana Stubičan Ladešić
Date Deposited: 04 Jan 2014 16:00
Last Modified: 28 Mar 2014 19:49
URI: http://digre.pmf.unizg.hr/id/eprint/122

Actions (login required)

View Item View Item

Nema podataka za dohvacanje citata