@phdthesis{Schoell2003,
  author    = {Sch{\"o}ll, Achim},
  title     = {High-resolution investigation of the electronic structure of organic thin films},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-10809},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der elektronischen Struktur organischer D{\"u}nnfilme. Eine zentrale Frage dabei ist der Einfluss der Wechselwirkung zwischen den Molek{\"u}len in der kondensierten Phase und der Wechselwirkung an metall-organischen Grenzfl{\"a}chen auf die elektronischen Eigenschaften. Dazu wurden die experimentellen Methoden Photoelektronenspektroskopie (PES) und R{\"o}ntgenabsorptionsspektroskopie (NEXAFS) mit h{\"o}chster Energieaufl{\"o}sung angewandt. Zus{\"a}tzlich wurden ab initio Rechnungen zur theoretischen Simulation von NEXAFS Spektren durchgef{\"u}hrt. Haupts{\"a}chlich wurden d{\"u}nne, vakuumsublimierte Filme aromatischer Modellmolek{\"u}le mit sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen (NTCDA, PTCDA, NDCA, BPDCA und ANQ) auf Ag(111) Oberfl{\"a}chen untersucht. Die ausgew{\"a}hlten Molek{\"u}le besitzen wegen ihrer großen delokalisierten p-Elektronensysteme sehr interessante Eigenschaften f{\"u}r die Anwendung in elektronischen Bauelementen. Dank der hohen Energieaufl{\"o}sung von Synchrotronstrahlungsquellen der dritten Generation war es erstmals m{\"o}glich, die Schwingungsfeinstruktur in den NEXAFS Spektren dieser kondensierten großen Molek{\"u}le sichtbar zu machen. Der Vergleich der Daten verschiedener Molek{\"u}le liefert dabei interessante Einblicke in den Kopplungmechanismus zwischen dem elektronischen {\"U}bergang und der Schwingungsanregung. Obwohl die Molek{\"u}le eine Vielzahl verschiedener Schwingungsmoden besitzen, kann man in deren NEXAFS Spektren beobachten, dass die elektronischen {\"U}berg{\"a}nge jeweils an haupts{\"a}chlich eine Schwingungsmode koppeln. Die hochaufgel{\"o}sten XPS Spektren der Molek{\"u}le NTCDA, PTCDA, NDCA, BPDCA und ANQ zeigen bestimmte systematische Unterschiede, so dass diese Spektren als Fingerabdruck f{\"u}r die jeweilige Substanz verwendet werden k{\"o}nnen. Durch die vergleichende Auswertung der Spektren konnten die 1s Bindungsenergien aller chemisch unterschiedlichen Kohlenstoff- und Sauerstoffatome bestimmt werden. Zus{\"a}tzliche Strukturen in den Spektren k{\"o}nnen shake-up Satelliten zugeschrieben werden. Die f{\"u}nf Molek{\"u}le stellen ein ideales Modellsystem dar, um fundamentale Aspekte der Rumpfelektronenspektroskopie zu untersuchen, wie Anfangs- und Endzustandseffekte und Satelliten, die durch die intramolekulare und intermolekulare Elektronendichteverteilung im Grund- und rumpfionisierten Zustand beeinflusst werden. Ein wichtiger Punkt dieser Dissertation sind spektroskopische Untersuchungen strukturell unterschiedlicher NTCDA Monolagenphasen auf Ag(111), deren Existenz aus vorangegangenen Arbeiten bekannt ist. Deutliche Unterschiede in der elektronischen Struktur der verschiedenen Phasen, die auf die Metall-Adsorbat Wechselwirkung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind, konnten sowohl mittels XPS als auch mittels NEXAFS aufgezeigt werden. Sowohl f{\"u}r die komprimierte also auch f{\"u}r die relaxierte NTCDA Monolage kann die Bindung ans Substrat als schwach chemisorptiv charakterisiert werden, was eindeutig aus der Analyse der Satellitenstrukturen in den O 1s und C 1s XPS Spektren hervorgeht, die durch die dynamische Abschirmung durch Ladungstransfer vom Substrat erzeugt werden. Die NEXAFS Daten zeigen konsistent eine teilweise Besetzung des NTCDA LUMOs. Sowohl f{\"u}r die komprimierte als auch f{\"u}r die relaxierte NTCDA Monolage finden hochinteressante Phasen{\"u}berg{\"a}nge in ungeordnete Tieftemperaturphasen beim Abk{\"u}hlen auf 160 K statt. Dabei wird die Adsorbat-Substrat Wechselwirkung st{\"a}rker und das LUMO wird vollst{\"a}ndig besetzt. Dies kann in den NEXAFS Spektren anhand des Verschwindens der zugh{\"o}rigen {\"U}berg{\"a}nge beobachtet werden. Die XPS Spektren zeigen gleichzeitig eine deutliche Abnahme der Intensit{\"a}t schlecht abgeschirmter Photoemissionszust{\"a}nde, was auf die nun effektivere Ladungstransferabschirmung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. F{\"u}r den Phasen{\"u}bergang der relaxierten Monolage konnte mittels temperaturabh{\"a}ngiger NEXAFS Messungen eindeutig ein Hystereseverhalten gezeigt und die Hysteresekurve bestimmt werden. Die Hysterese betr{\"a}gt etwa 20 K. Des weiteren wurde aus SPA-LEED Messungen die Aktivierungsenergie f{\"u}r den Phasen{\"u}bergang der relaxierten Monolage beim Abk{\"u}hlen auf ca. 60 meV bestimmt. Schließlich wurden NEXAFS Untersuchungen an Poly{\"a}thylenproben mit verschiedenem Komonomergehalt durchgef{\"u}hrt. Unterschiede in den Absorptionsspektren von Proben mit unterschiedlichem Komonomeranteil konnten eindeutig auf die unterschiedliche Kristallinit{\"a}t der Proben zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden, indem eine hochkristalline Probe in situ bis zur Schmelztemperatur geheizt wurde. Ab initio Rechnungen an einer Modelmatrix aus Butanmolek{\"u}len zeigen, dass die Spektren von kristallinem und amorphem Poly{\"a}thylen aufgrund der intermolekularen Wechselwirkung deutliche Unterschiede haupts{\"a}chlich f{\"u}r Resonanzen mit starkem Rydberg Charakter aufweisen. Damit lassen sich die Unterschiede in den Poly{\"a}thylenspektren durch die {\"U}berlagerung der Signaturen der kristallinen und amorphen Anteile erkl{\"a}ren, die je nach Kristallinit{\"a}t der Probe in unterschiedlichen Verh{\"a}ltnissen vorliegen.},
  subject      = {D{\"u}nne Schicht},
  language  = {en}
}