Wasserstoffbindungen auf rekonstruierten InP 100 Oberflächen

Abstract

In dieser Arbeit wurde die Adsorption von Wasserstoff auf Indiumphosphid 100 Oberflächen mittels Fourier Transform Infrarot FTIR Spektroskopie im Ultrahochvakuum UHV untersucht. Die Präparation der Oberflächen wurde mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung MOCVD durchgeführt. Die dazu verwendeten metallorganischen Verbindungen waren Tertiärbutylphosphin und Trimethylindium. Während der Präparation wurde die Bildung der Oberflächenrekonstruktionen mittels Reflexions Anisotropie Spektroskopie RAS überwacht. Nach dem UHV Transfer der Proben aus dem MOCVD Reaktor in die UHV Analysekammern wurden die MOCVD präparierten sowie nachher auch die adsorbatbedeckten Oberflächen mit Hilfe üblicher Methoden der Oberflächenphysik wie UPS, XPS und LEED untersucht. Die Methode der internen Vielfachreflexions FTIRSpektroskopie wurde verwandt, um die Schwingungen der adsorbierten H Atome zu detektieren. Die gemessenen Schwingungsabsorptionsbanden der MOCVD präparierten phosphorreich geordneten Oberfläche konnten die über DFT Rechnungen von Schmidt et al. postulierten zwei P H Bindungen der zugehörige Oberflächeneinheitszelle 2x2 2D 2H bestätigen. Dazu wurde die Oberfläche einem Angebot von Deuterium ausgesetzt und polarisationsabhängige Messungen für verschiedene Kristallorientierungen durchgeführt. Hochaufgelöste Infrarotspektren ergaben die erwartete Aufspaltung der P H Schwingungsbande zu 0,6 cm 1. Während eine dissoziative Adsorption von molekularem Wasserstoff nicht festgestellt werden konnte, reagierte atomarer Wasserstoff H mit den MOCVD präaparierten Oberflächen und führte zu einer Vielzahl von Schwingungsbanden in den FTIR Spektren, wobei bei einem Überangebot von atomarem H eine Metallisierung der Oberfläche einsetzte. Die gemessenen FTIR Spektren der P H Bindungen nach moderatem Angebot von atomarem H motivierten eine neue Suche nach weiteren Oberflächenrekonstruktionen. Entsprechende DFT Rechnungen von Hahn und Schmidt ergaben daraufhin neue thermodynamisch stabile Rekonstruktionen. Die gemessenen FTIR Spektren wurden analysiert unter Anwendung des makroskopischen 3 Lagen Models und der mikroskopischen Theorie der Dipol Dipol Wechselwirkung zwischen den adsorbierten H Atomen, wobei letztere Intensitätsabschwächungen und spektrale Frequenzverschiebungen erklären kann. Die Spektren lassen neben den neu berechneten das Auftreten von weiteren Rekonstruktionen vermuten. Die Experimente dieser Arbeit zeigen auch, dass bei der MOCVD Präparation der P reich geordneten Oberfläche kein signifikantes Angebot von atomarem Wasserstoff im MOCVD Reaktor vorliegt