Studies of adsorption on In2O3(111) surfaces

Abstract

This thesis describes scanning tunneling microscopy (STM) and photoelectron spectroscopy measurements of different adsorbates on the In2O3 (111) surface. STM measurements in ultra high vacuum show that water adsorbs at room temperature and forms features that are centered at specific sites in the unit cell. The saturation coverage observed in STM is one feature per unit cell. X-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopy (XPS/UPS) results indicate OH-groups on the surface, albeit at higher coverages (two to six OH-groups per unit cell) than in STM. XPS results were also used to analyze the effects of increasing reduction of the In2O3 crystal. The evaporation of iron and nickel led to the formation of single adatoms. While the presence of iron on the surface could be confirmed through the use of Auger electron spectroscopy and low energy ion spectroscopy, it is unclear whether the adatoms are iron or indium atoms. At higher coverages disordered adatoms appeared, which could be ordered by annealing at 250 °C. Nickel evaporation led to disordered adatoms which were surrounded by dark rings in STM images. This phenomenon can be explained by negatively charged adatoms. Preliminary investigations of organic molecules (6P and PTCDA) were also performed on the surface. At low coverages the molecules did not move during STM measurements. The evaporation of higher amounts of 6P led to a disordered overlayer.

Diese Diplomarbeit beschreibt Rastertunnelmikroskopie- (scanning tunneling microscopy, STM) und Photoelektronenspektroskopiemessungen verschiedener Adsorbate auf der In2O3 (111) Oberflache. STM Messungen in Ultrahochvakuum zeigen, dass Wasser bei Raumtemperatur an der Oberfläche haftet. Die von Wasser erzeugten Objekte sitzen auf bestimmten Plätzen in der Einheitszelle. Die mit STM beobachtete maximale Bedeckung beträgt ein Objekt pro Einheitszelle. Messergebnisse von Röntgen- und Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie (X-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopy, XPS/UPS) zeigen, dass OH-Gruppen auf der Oberfläche gebildet werden. Allerdings beträgt die beobachtbare Bedeckung zwei bis sechs OH-Gruppen pro Einheitszelle, was nicht mit den STM-Ergebnissen übereinstimmt. Weiters wurden Teile der XPS Ergebnisse verwendet, um die Auswirkungen der Reduzierung des In2O3 Kristalls zu analysieren. Eisen wurde auf die Oberfläche gedampft, was zu geordneten Adatomen führte. Während durch Augerelektronenspektroskopiemessungen und niederenergetische Ionenstreuspektroskopiemessungen gezeigt werden konnte, dass sich Eisen an der Oberfläche befindet, ist weiterhin unklar ob die Adatome Eisen- oder Indiumatome sind. Bei höheren Bedeckungen bildeten sich ungeordnete Adatome, die durch das Erhitzen der Probe auf 250 °C geordnet werden konnten. Das Aufdampfen von Nickel führte zu ungeordneten Adatomen, welche von einem dunklen Ring umgeben waren. Dies konnte durch negativ geladene Adatome erklärt werden. Erste STM-Untersuchungen an organischen Moleküulen (6P und PTCDA) zeigten, dass beide Molekülarten bei Raumtemperatur unbeweglich sind. Das Aufdampfen von größeren Mengen von 6P führte zu einer ungeordneten Moleküllage.