hrvatski

Elektronska i strukturna svojstva adsorbiranih metalnih nanosistema

Istraživana su strukturna i elektronska svojstva adsorbiranih metalnih nanosistema. Kao modelni nanosistemi odabrani su ultra tanki filmovi srebra na Pd(111), Ni(111) i Cu (100). Filmovi su pripremljeni naparavanjem u uvjetima ultra visokog vakuuma. Upotrebom fotoemisijske spektroskopije praćen je razvoj valentne vrpce u ultra tankim filmovima srebra. Posebna je pažnja usmjerena na dio te vrpce koji se nalazi u energijskom području procijepa volumnih vrpci podloge projiciranih na površinu. U navedenom području opažena su stanja kvantne jame u svakom od istraživanih sistema. Strukturna svojstva su istraživana površinski osjetljivim tehnikama LEED i STM. Ona pokazuju da iako je strukturno uređenje slojeva srebra fcc struktura, postoje razlike izražene u stupnju distorzije, kao i u detaljima atomskog uređenja. Ag/Pd(111): Strukturna istraživanja Ag/Pd(111) sistema su pokazala da se monosloj srebra formira pseudomorfnim rastom na Pd(111) podlozi, zadržavajući fcc (111) heksagonalnu strukturu. Rast započinje formiranjem otoka uz rubove stepenica. Sa povećanjem adsorbiranog srebra povećavaju se lateralne dimenzije otoka, koji se zatim spajaju. Nakon saturacije prvog sloja započinje rast drugog sloja. Treći sloj počinje rasti kada je drugi gotovo sasvim popunjen. Rezultat su dobro uređeni homogeni slojevi srebra za prvi i drugi monosloj. Usporedba fotoemisijskih spektara i DFT računa za 1 i 2 ML Ag duž smjera visoke simetrije pokazala je dobro slaganje u disperziji pojedinih opaženih d vrpci. Slaganje je dobro i za vezivne energije ukoliko se uzme u obzir da DFT računi daju Ag 4d vrpce pomaknute za približno 1 eV prema Fermi nivou u odnosu na vrpce u spektrima. Na osnovu izostanka bilo kakve ovisnosti energijskog položaja fotoemisijskih maksimuma o pobudnoj energiji (21.2 eV i 16.8 eV), njihovog položaja unutar energijskog procijepa projiciranih volumnih vrpci paladija na (111) površinu, te DFT računa, opažena stanja u području Ag 4d vrpce opisujemo kao stanja kvantne jame. U fotoemisijskim spektrima za 1 ML opažamo dva maksimuma koja smo pripisali fotoemisiji iz dvije Ag vrpce čije su simetrije dxz i dyz. Razdvajanje vrpci u točki površinske Brillouinove zone koje iznosi 0.27 eV objašnjavamo učinkom spin-orbit interakcije i kristalnog polja. Ag/Ni(111): LEED i STM istraživanja Ag/Ni(111) sistema su pokazala da srebro na Ni(111) podlozi raste tako da su međuatomske udaljenosti jednake onima na Ag(111) površini. Zbog velikih razlika u konstantama rešetki od 16%, kao rezultat ovakvog načina rasta nalazimo Moiré strukturu. Kao i za Ag/Pd(111) sistem, STM eksperimenti su pokazali da rast srebra započinje formiranjem otoka čije se lateralne dimenzije povećavaju sa daljnjom adsorpcijom srebra, sve do popunjenja monosloja. U ovom sistemu (nakon popunjenja prvog sloja) drugi i treći sloj rastu istovremeno. Fotoemisijska istraživanja (za različiti broj atomskih slojeva srebra) ukazuju na nastanak stanja kvantne jame d simetrije unutar energijskog područja projiciranih volumnih vrpci nikla na (111) površinu. Energijski procijep u centru površinske Brillouinove zone se proteže od 2.5 eV do 4.8 eV vezivne energije. Kao i u fotoemisijskim spektrima za 1 ML Ag/Pd(111) opazili smo dva maksimuma koja pripisujemo fotoemisiji iz vrpci dxz i dyz simetrije. Razdvajanje maksimuma u točki površinske Brillouinove zone iznosi 0.25 eV. Ag/Cu(100): U provedenim STM i LEED eksperimentima Ag/Cu(100) sistema nalazimo da se rast srebra do popunjenja prvog sloja odvija na potpuno drugačiji način nego na Pd(111) i Ni(111). Za manje od 0.13 ML Ag, nastaje neuređena struktura u kojoj Ag atomi supstituiraju pojedine atome Cu(100) površinske rešetke. Za više od 0.13 ML započinje izdvajanje Ag atoma iz Cu matrice i njihovo nakupljanje u izdužene strukture u kojima nalazimo c(10x2) superstrukturno uređenje. Nakon popunjenja prvog sloja, drugi sloj započinje rasti u otocima, u kojima također opažamo superstrukturno c(10x2) uređenje. Na popunjenom drugom sloju dalje rastu 3D otoci. Energijski procijep u projiciranim volumnim vrpcama bakra na (100) površinu proteže se od 4.6 eV do 5.1 eV vezivne energije. U ovom energijskom području fotoemisijska istraživanja također ukazuju na nastanak stanja kvantne jame. Kao i u Ag/Pd(111) i Ag/Ni(111) dva maksimuma u fotoemisijskim spektrima pripisujemo fotoemisiji iz vrpci dxz i dyz simetrije. U točki površinske zone oni su razdvojeni za 0.28 eV. Za sve studirane sisteme karakterističan je fotoemisijski spektar koji u području Ag 4d vrpce, već za pokrivenosti između 3 ML i 7 ML (ovisno o sistemu), poprima sve značajke karakteristične za fotoemisiju iz volumne vrpce. Na osnovu rezultata strukturnih istraživanja i istraživanja elektronske strukture, detalji u načinu rasta i strukturna svojstva filmova korelirani su sa elektronskim svojstvima. U slučaju Ag/Cu(100) strukturna promjena iz površinske slitine u potpuno izdvojeni Ag sloj praćena je promjenom razdvajanja dva fotoemisijska maksimuma (dxz i dyz). U točki ova se vrijednost mijenja od 0.22 eV do 0.28 eV (za 1ML). Promjena je dovedena u vezu sa povećanjem utjecaja kristalnog polja tijekom formiranja monosloja. U Ag/Pd(111) i Ag/Ni(111) sistemima energijski položaji dxz i dyz fotoemisijskih maksimuma se ne mijenjaju tijekom formiranja monosloja. Takvo ponašanje dovodimo u vezu s načinom rasta, odnosno činjenicom da koordinacijski broj Ag atoma (izuzev atoma na rubovima otoka) ostaje nepromijenjen tijekom formiranja monosloja. Utjecaj podloge na stanja različitih simetrija izvan centra Brillouinove zone razmatran je kroz moguće hibridizacijske efekte. Na osnovu razlika u ponašanju dviju opaženih vrpci u fotoemisijskim spektrima za 1 ML Ag sisteme, pojedinoj je vrpci pripisana dxz, odnosno dyz simetrija. Diskutirana je širina (FWHM) prvog d-stanja kvantne jame i iz temperaturne ovisnosti nađena je konstanta šupljina-fonon vezanja u Ag/Ni(111) sistemu.

nanostrukture; HRARPES; QW stanja; Ag ultratanki slojevi

nije evidentirano