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Untersuchungen zur Oxidation von Eisenfilmen mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie

Solbrig, Jochen

English Title: Investigations on the oxidation of iron films using Fourier-Transform-Infrared Spectroscopy

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PDF, German
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Abstract

Mit Hilfe der Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie wurde die Oxidation von wenige Nanometer dünnen Eisenfilmen auf MgO(001) und Si(100) und die damit verbundene Änderung der Relaxationsrate der freien Ladungsträger im Eisenfilm untersucht. Es ergab sich eine bei allen untersuchten Eisenfilmen eine frequenzabhängige Erhöhung der senkrechten Transmission von einigen Prozent. Die entsprechende Änderung der Relaxationsrate, die durch Streuung der freien Ladungsträger an den adsorbierten Sauerstoffatomen verursacht wird, kann innerhalb der ersten 10 L bis zu 100 betragen. Bei einem Angebot von ca. 8 L O2 und einer Temperatur von 117 K wurde Sättigung beobachtet, bei Raumtemperatur hingegen nicht. Dieses Verhalten wird von Literaturdaten, Messungen mit Auger-Elektronen-Spektroskopie und Ellipsometrie, bestätigt. Die Relaxationsratenänderungen deuten auch auf eine Abhängigkeit von der Morphologie der Eisenfilme. Messungen der relativen Reflexion mit p-polarisiertem Licht bei einem Einfallswinkel von 78 Grad und bei Raumtemperatur ergaben eine frequenzabhängige Absenkung, die bei 2100 cm-1 und einem Angebot von 235 L O2 in etwa 1.25 betrug. Es wurden LEED-Aufnahmen von an einer Eisenoberfläche adsorbiertem Sauerstoff (40 L O2, Raumtemperatur) und Eisenoxid (20 L O2, Ausheilen bei 896K) gemacht. In beiden Fällen zeigten sich scharfe 1x1-Strukturen die auf geordnete Oberflächen schließen lassen.

Translation of abstract (English)

Kurze Inhaltszusammenfassung in Englisch: The oxidation of thin iron films on MgO(001) and Si(100) and the associated change of the relaxation rate of free carriers in the film was examined with Fourier-Transform-Infrared Spectroscopy. Each iron film showed a frequency dependent increase of the transmission at normal incidence of several percent. The corresponding change of the relaxation rate caused by scattering of the free carriers on adsorbed oxygen atoms can be up to 100 during the first 10 L. Saturation was seen at an exposure of approx. 8 L and at a temperature of 117 K but could not be seen at room temperature. This behavior is in aggreement with literature data, measurements with auger electron spectroscopy and ellipsometry. These data show a temperature dependence of the behavior of the adsorption of O2 on iron surfaces. The change of the scattering rates also indicate a dependence on the morphology of the iron surface. Measurements of the relative reflectivity with p-polarized light at an angle of incidence of 78 degrees and at room temperature resulted in a frequency dependent decrease. At 2100 cm-1 and at an exposure of 235 L O2 this decrease was about 1.25 LEED recordings of adsorbed oxygen on an iron surface (40 L O2, room temperature) and of iron oxide 20 L O2, annealing at 896 K) were made. In both cases sharp 1x1 structures were found which suggest ordered surfaces.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Pucci, Prof. Dr. Annemarie,
Date of thesis defense: 8 May 2001
Date Deposited: 29 Jun 2001 00:00
Date: 2001
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Adsorption, Sauerstoff, Eisen, Festkörperoberfläche, Infrarotspektroskopie, Ultrahochvakuum
Uncontrolled Keywords: adsorption, oxygen, iron, surface, infrared spectroscopy
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