Untersuchung des Wachstums, der strukturellen und der elektronischen Eigenschaften von ultradünnen Manganoxidfilmen auf Pt(111) mittels Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie sowie Beugung niederenergetischer Elektronen

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Wachstum, der atomaren und elektronischen Struktur von ultradünnen Manganoxidfilmen mit einer Schichtdicke von bis zu 6 ML auf einer (111)-orientierten Platinoberfläche. Die Filme wurden mittels STM/STS und LEED bei Temperaturen zwischen 300 und 470 K untersucht. Abhängig vom Sauerstoffpartialdruck während der In-situ-Mangandeposition wachsen auf dem Pt(111)-Substrat gut geordnete epitaktische Filme, die sich drei verschiedenen Manganoxidphasen zuordnen lassen. In einer Sauerstoffatmosphäre zwischen 10-8 und 10-7 mbar und einer gleichbleibenden Depositionsrate von 1 ML pro Stunde wächst ein quadratischer MnO(100)-artiger Film, während bei höheren Drücken zwischen 10-6 bis 10-5 mbar eine hexagonale MnO(111)-artige „Wagenrad“-Struktur beobachtet werden konnte. Im Partialdruckbereich zwischen 10-7 bis 10-6 mbar wurde eine komplexe atomare Struktur gefunden, die einer MnO3O4-Phase zugeordnet werden kann. Mittels Echtzeit-STM ist gezeigt worden, dass sich MnO(100)-Filme in MnO3O4- und MnO(111)-Phasen mit höherem Sauerstoffgehalt oxidieren lassen, die wiederum zu dem langzeitstabilen MnO(100)-artigen Oxid reduziert werden können. Die ersten beiden Monolagen des MnO(100)-artigen Oxids zeigen metallisches Verhalten. Eine Bandlücke von 3,5 eV bildet sich ab einem 4 ML dicken MnO(100)-Film aus.