@phdthesis{Blumenstein2012,
  author    = {Blumenstein, Christian},
  title     = {One-Dimensional Electron Liquid at a Surface: Gold Nanowires on Ge(001)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72801},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Selbstorganisierte Nanodr{\"a}hte auf Halbleiteroberfl{\"a}chen erm{\"o}glichen die Untersuchung von Elektronen in niedrigen Dimensionen. Interessanterweise werden die elektronischen Eigenschaften des Systems von dessen Dimensionalit{\"a}t bestimmt, und das noch {\"u}ber das Quasiteilchenbild hinaus. Das quasi-eindimensionale (1D) Regime zeichnet sich durch eine schwache laterale Kopplung zwischen den Ketten aus und erm{\"o}glicht die Ausbildung einer Peierls Instabilit{\"a}t. Durch eine Nesting Bedingung in der Fermi Fl{\"a}che kommt es zu einer Bandr{\"u}ckfaltung und damit zu einem isolierenden Grundzustand. Dies wird begleitet von einer neuen {\"U}berstruktur im Realraum, die mit dem Nestingvektor korrespondiert. In fr{\"u}heren Nanodrahtsystemen wurde ein solcher Effekt gezeigt. Dazu geh ̈oren Indium Ketten auf Si(111) und die Gold rekonstruierten Substrate Si(553) und Si(557). Die Theorie sagt jedoch einen weiteren Zustand voraus, der nur im perfekten 1D Grenzfall existiert und der bei geringster Kopplung mit h{\"o}heren Dimensionen zerst{\"o}rt wird. Dieser Zustand wird Tomonaga-Luttinger Fl{\"u}ssigkeit (TLL) genannt und f{\"u}hrt zu einem Zusammenbruch des Quasiteilchenbildes der Fermi-Fl{\"u}ssigkeit. Hier sind nur noch kollektive Anregungen der Elektronen erlaubt, da die starke laterale Einschr{\"a}nkung zu einer erh{\"o}hten Kopplung zwischen den Teilchen f{\"u}hrt. Dadurch treten interessante Effekte wie Spin-Ladungs-Trennung auf, bei dem sich die Ladung und der Spin eines Elektrons entkoppeln und getrennt voneinander durch den Nanodraht bewegen k{\"o}nnen. Bis heute wurde solch ein seltener Zustand noch nicht an einer Oberfl{\"a}che beobachtet. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Herstellung von besser definierten 1D Ketten gew{\"a}hlt. Dazu wird die Au-rekonstruierte Ge(001) Nanodraht-Oberfl{\"a}che untersucht. F{\"u}r die Pr{\"a}paration des Substrates wird ein neues Rezept entwickelt, welches eine langreichweitig geordnete Oberfl{\"a}che erzeugt. Um das Wachstum der Nanodr{\"a}hte zu optimieren wird das Wachstums-Phasendiagramm ausgiebig untersucht. Außerdem werden die strukturellen Bausteine der Ketten sehr genau beschrieben. Es ist bemerkenswert, dass ein struktureller Phasen{\"u}bergang der Ketten oberhalb von Raumtemperatur gefunden wird. Aufgrund von spektroskopischen Untersuchungen kann eine Peierls Instabilit{\"a}t als Ursache ausgeschlossen werden. Es handelt sich um einen 3D-Ising-Typ {\"U}bergang an dem das Substrat ebenfalls beteiligt ist. Die Untersuchungen zur elektronischen Struktur der Ketten zeigen zwei deutliche Erkennungsmerkmale einer TLL: Ein potenzgesetzartiger Verlauf der Zustandsdichte und universales Skalenverhalten. Daher wird zum ersten Mal eine TLL an einer Oberfl{\"a}che nachgewiesen, was nun gezielt lokale Untersuchungen und Manipulationen erm{\"o}glicht. Dazu geh{\"o}ren (i) Dotierung mit Alkalimetallen, (ii) die Untersuchung von Kettenenden und (iii) die einstellbare Kopplung zwischen den Ketten durch zus{\"a}tzliche Goldatome. Damit wird ein wichtiger Beitrag zu theoretischen Vorhersagen und Modellen geliefert und somit das Verst{\"a}ndnis korrelierter Elektronen vorangetrieben.},
  subject      = {Nanodraht},
  language  = {en}
}