Fedderwitz, Hanna (2017) Preparation and characterization of cuprous oxide thin films using low-temperature scanning tunneling microscopy. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

This work provides atomic scale insight into the nature of Cu2O surfaces. Cu2O thin films of up to 5nm thickness were prepared by evaporating copper in an oxygen atmosphere of 10-6 mbar. Gold and Molybdenum were used as chemically inert and reactive substrates respectively. The samples were analysed in a Scanning Tunneling Microscope (STM) showing the structure of the Cu2O surface at an atomic level. Scanning Tunneling Spectroscopy (STS) has been used to explore the electronic structure. Additionally X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) was used to determine the chemical composition of the films. On Au(111) flat and homogeneous Cu2O films with a variety of surface structures have been obtained. The electronic and stoichiometric results have been compared to calculations from Density Functional Theory (DFT). The most common surface structure (called the hexagonal phase) resembles the bulk Cu2O(111) termination. The preparation on a Mo(001) substrate yielded well ordered Cu nano-particles. In this case the decrease in surface energy from Mo(001) to MoOx was found to be responsible for Cu particle growth according to the Wulff-Theorem.

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Präparation und Charakterisierung von Kupferoxiddünnschichten mittels Tieftemperaturrastertunnelmikroskopie

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Diese Arbeit liefert Einsichten in die Natur der Cu2O Oberflächen auf atomarer Ebene. Cu2O Dünnschichten wurden mit einer Dicke von bis zu 5nm durch das Verdampfen von Kupfer in einer 10-6 mbar Sauerstoffatmosphere hergestellt. Gold und Molybdän wurden als chemisch inertes und reaktives Substrat benutzt. Die Proben wurden mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops (STM), welches die Struktur der Oberfläche mit atomarer Auflösung zeigt, analysiert. Tunnelspektroskopie (STS) wurde genutzt, um die elektronische Struktur zu untersuchen. Für die chemische Analyse genutzt wurde Röntgensprektroskopie (XPS) genutzt. Auf Au(111) wurden flache, homogene Cu2O Schichten mit unterschiedlichen Oberflächenstrukturen gefunden. Die elektronischen und stoichiometrischen Resultate wurden mit Rechnungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) erklärt. Die häufigste Oberfläche (hexagonale Phase) ähnelt der Volumentermination von Cu2O(111). Auf einem Mo(001) Kristall führte die Präparation zu wohlgeordneten Cu-Nanopartikeln. Die Absenkung der Oberflächenenergie von Mo(001) zu MoOx ist hier gemäß des Wulff-Theorems verantwortlich für das Partikelwachstum.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Kupferoxide, Oberflächenreaktion, Dünnschichttechnik, Rastertunnelmikroskopie, Tunnelspektroskopie, Röntgenspektroskopie
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	21 Feb 2017 09:49
Last Modified:	21 Feb 2017 09:49
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/2977
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-30588
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