Interaction of the STM tip with adatoms and molecules on metal surfaces: ab initio studies

Abstract

Die Wechselwirkung der magnetischen Spitze eines Rastertunnelmikroskops (RTM) mit Atomen und Molekülen auf metallischen Oberflächen wurde mit Hilfe der ab initio Rechnungen studiert. Alle Berechnungen wurden im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie unter Berücksitigung der kompletten Systemrelaxation durchgeführt. Wir konzentrieren uns auf die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen magnetischen Atomen adsorbierten auf metallischen Oberflächen und magnetischen bzw. nichtmagnetischen RTM-Spitzen. Das Zusammenspiel zwischen den Strukturrelaxationen und magnetischen Eigenschaften von einer einatomiger Junktion wurde aufgedeckt, das die experimentelle Ergebnisse hervorragend erklärt. Es wurde nachgewiesen, da"s die Ausrichtung des Spins vom einzelnen magnetischen Atom der 3d-Reihe kann mit Hilfe der RTM-Spitze durch Variation des Abstandes zwischen der RTM-Spitze und dem Substrat gesteuert werden. Es wurde festgestellt, da"s die Ursache für dieses Effekt die Austauschwechselwirkung zwischen der RTM-Spitze und dem adsorbierten Atom ist. Basierend auf der Methode der Nicht-Gleichgewicht-Greens-Funktionen haben wir die Berechnungen zum spinabhängigen Transport durchgeführt und bei kleineren Abständen zwischen der RTM-Spitze und dem Substrat einen Magnetowiderstandseffekt von etwa 70\% beobachtet. Au"serdem haben wir unsere Untersuchungen auf Molekül-Atom-Sandwiches auf Metalloberflächen erweitert, wobei unsere Studien klar gezeigt haben, da"s der Magnetismus und die Leitfähigkeit in den Molekül-Atom-Junktionen mit Hilfe der RTM-Spitze beeinflu"st werden kann. Zum Beispiel, indem man den Abstand zwischen der RTM-Spitze und dem Substrat variiert, kann das magnetische Moment adsorbierten eines Co-atoms ein- und ausschalten werden.