@phdthesis{Kissner2022,
  author    = {Kißner, Katharina},
  title     = {Manipulation of electronic properties in strongly correlated Cerium-based surface alloys},
  doi       = {10.25972/OPUS-27306},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-273067},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Photoelectron spectroscopy proves as a versatile tool for investigating various aspects of the electronic structure in strongly correlated electron systems. Influencing the manifestation of strong correlation in Ce-based surface alloys is the main task of this work. It is shown, that the manifestation of the Kondo ground state is influenced by a multitude of parameters such as the choice of the metal binding partner in binary Ce compounds, the surface alloy layer thickness and accompanying variations in the lattice structure as well as the interfaces to substrate or vacuum. Gaining access to these parameters allows to directly influence essential state variables, such as the f level occupancy nf or the Kondo temperature TK. The center of this work are the intermetallic thin films of CePt5/Pt(111) and CeAgx/Ag(111). By utilizing different excitation energies, photoemission spectroscopy provides access to characteristic features of Kondo physics in the valence band, such as the Kondo resonance and its spin-orbit partner at the Fermi level, as well as the multiplet structure of the Ce 3d core levels. In this work both approaches are applied to CePt5/Pt(111) to determine nf and TK for a variety of surface alloy layer thicknesses. A temperature dependent study of the Ce 3d core levels allows to determine the systems TK for the different layer thicknesses. This leads to TK ≈200-270K in the thin layer thickness regime and TK >280K for larger layer thicknesses. These results are confirmed by fitting the Ce 3d multiplet based on the Gunnarsson-Sch{\"o}nhammer formalism for core level spectroscopy and additionally by valence band photoemission spectra of the respective Kondo resonances. The influence of varying layer thickness on the manifestation of strong correlation is subsequently studied for the surface alloy CeAgx/Ag(111). Furthermore, the heavy element Bi is added, to investigate the effects of strong spin-orbit coupling on the electronic structure of the surface alloy.},
  subject      = {Korrelation},
  language  = {en}
}
@article{ChenariSeibelHauschildetal.2016,
  author    = {Chenari, Hossein Mahmoudi and Seibel, Christoph and Hauschild, Dirk and Reinert, Friedrich and Abdollahian, Hossein},
  title     = {Titanium Dioxide Nanoparticles: Synthesis, X-Ray Line Analysis and Chemical Composition Study},
  series = {Materials Research},
  volume    = {19},
  journal   = {Materials Research},
  number    = {6},
  doi       = {10.1590/1980-5373-MR-2016-0288},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-165807},
  pages     = {1319-1323},
  year      = {2016},
  abstract  = {TiO2 nanoparticleshave been synthesized by the sol-gel method using titanium alkoxide and isopropanolas a precursor. The structural properties and chemical composition of the TiO2 nanoparticles were studied usingX-ray diffraction, scanning electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy.The X-ray powder diffraction pattern confirms that the particles are mainly composed of the anatase phase with the preferential orientation along [101] direction. The physical parameters such as strain, stress and energy density were investigated from the Williamson- Hall (W-H) plot assuming a uniform deformation model (UDM), and uniform deformation energy density model (UDEDM). The W-H analysis shows an anisotropic nature of the strain in nanopowders. The scanning electron microscopy image shows clear TiO2 nanoparticles with particle sizes varying from 60 to 80nm. The results of mean particle size of TiO2 nanoparticles show an inter correlation with the W-H analysis and SEM results. Our X-ray photoelectron spectroscopy spectra show that nearly a complete amount of titanium has reacted to TiO2},
  language  = {en}
}
@phdthesis{AlBaidhani2018,
  author    = {Al-Baidhani, Mohammed},
  title     = {Spectroscopy as a tool to investigate the high energy optical properties of nanostructured magnetically doped topological insulator},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-157221},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {In this dissertation the electronic and high-energy optical properties of thin nanoscale films of the magnetic topological insulator (MTI) (V,Cr)y(BixSb1-x)2-yTe3 are studied by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and electron energy-loss spectroscopy (EELS). Magnetic topological insulators are presently of broad interest as the combination of ferromagnetism and spin-orbit coupling in these materials leads to a new topological phase, the quantum anomalous Hall state (QAHS), with dissipation less conduction channels. Determining and controlling the physical properties of these complex materials is therefore desirable for a fundamental understanding of the QAHS and for their possible application in spintronics. EELS can directly probe the electron energy-loss function of a material from which one can obtain the complex dynamic dielectric function by means of the Kramers-Kronig transformation and the Drude-Lindhard model of plasmon oscillations. The XPS core-level spectra in (V,Cr)y(BixSb1-x)2-yTe3 are analyzed in detail with regards to inelastic background contributions. It is shown that the spectra can be accurately described based on the electron energy-loss function obtained from an independent EELS measurement. This allows for a comprehensive and quantitative analysis of the XPS data, which will facilitate future core-level spectroscopy studies in this class of topological materials. From the EELS data, furthermore, the bulk and surface optical properties were estimated, and compared to ab initio calculations based on density functional theory (DFT) performed in the GW approximation for Sb2Te3. The experimental results show a good agreement with the calculated complex dielectric function and the calculated energy-loss function. The positions of the main plasmon modes reported here are expected to be generally similar in other materials in this class of nanoscale TI films. Hence, the present work introduces EELS as a powerful method to access the high-energy optical properties of TI thin films. Based on the presented results it will be interesting to explore more systematically the effects of stoichiometry, magnetic doping, film thickness and surface morphology on the electron-loss function, potentially leading to a better understanding of the complex interplay of structural, electronic, magnetic and optical properties in MTI nanostructures.},
  subject      = {Topologischer Isolator},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Maier2010,
  author    = {Maier, Florian C.},
  title     = {Spectromicroscopic characterisation of the formation of complex interfaces},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65062},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Within the framework of this thesis the mechanisms of growth and reorganisation of surfaces within the first few layers were investigated that are the basis for the fabrication of high quality thin films and interfaces. Two model systems, PTCDA/Ag(111) and CdSe/ZnSe quantum dots (QD), were chosen to study such processes in detail and to demonstrate the power and improvements of the aberration corrected spectromicroscope SMART [1] simultaneously. The measurements benefit especially from the enhanced transmission of the microscope and also from its improved resolution. SMART, the first double-aberration corrected instrument of its kind [2], provided comprehensive methods (LEEM/PEEM, μ-LEED, μ-XPS) to study in-situ and in real time the surface reorganisation and to determine morphology, local structure and local chemical composition of the resulting thin film. Complementarily, a commercial AFM [3] was used ex-situ. XPEEM and μ-XPS measurements were made possible by attaching SMART to the high flux density beamline of the soft-X-ray source BESSY-II [4]. PTCDA/Ag(111) - Growth and structure of the first two layers Although PTCDA/Ag(111) is one of the most intensely studied model systems for the growth of organic semiconductor thin films, it still offers new insights into a complex growth behaviour. This study enlightens the temperature dependant influence of morphological features as small as monatomic Ag steps on the growth process of the first two layers. At low temperatures, single Ag steps act as diffusion barriers. But interdiffusion was observed already for the 2nd layer whereas domain boundaries in the 1st PTCDA-layer persist for crystallite growth in the 2nd layer. 1st layer islands are more compact and the more dendritic development of the 2nd layer indicates reduced interaction strength between 2nd and 1st layer. These findings were explained by a model consisting of structural and potential barriers. The second part of the PTCDA study reveals a variety of phases that appears only if at least two layers are deposited. Besides the six known rotational domains of the interface system PTCDA/Ag(111) [5], a further manifold of structures was discovered. It does not only show a surprising striped image contrast, but the 2nd layer also grows in an elongated way along these so-called 'ripples'. The latter show a rather large period and were found in a wide temperature range. Additionally the μ-LEED pattern of such a domain shows a new super-superstructure as well. This phase is explained by a structural model that introduces a rotated, more relaxed domain in the 2nd layer that does not exist in the first layer. Its structural parameters are similar to those of the bulk unitcells of PTCDA. The model is confirmed by the observation of two different rotational domains that grow on top of one single 'substrate' domain in the 1st layer. The orientations of the ripple phases fit as well to the predictions of the model. The growth direction along the ripples corresponds to the short diagonal of the super-superstructure unitcell with diamond-like shape. CdSe/ZnSe - Inverse structuring by sublimation of an α-Te cap With the second model system the formation of CdSe quantum dots (QD) from strained epi-layers was investigated. In this case the structures do not form during deposition, but rather during sublimation of the so-called 'ignition cap'. For these pilot experiments not only the process of QD formation itself was of interest, but also the portability of the preparation and the prevention of contaminations. It was found that the α-Se is well suited for capping and the last step of the QD preparation, the sublimation of the α-Te cap, needs a sufficiently high rate in rise of temperature. Subsequently the cap, the process of desorption and the final surface with the quantum structures were investigated in detail. The cap was deposited by the MBE-group in W{\"u}rzburg as an amorphous Te layer but was found to contain a variety of structures. Holes, cracks, and micro-crystallites within an α-Te matrix were identified. Sublimation of the "ignition cap" was observed in real-time. Thus the discovered cap-structures could be correlated with the newly formed features as, e.g., QDs on the bare CdSe surface. Since CdSe/ZnSe QDs prefer to form in the neighbourhood of the Te μ-crystallites, Te was found to play a major role in their formation process. Different explanations as the impact of Te as a surfactant, an enhanced mobility of adatoms or as stressor nuclei are discussed. The spectromicroscopic characterisation of the CdSe surface with QDs revealed the crystallographic directions. An increased Cd signal of the film was found at positions of former holes. Several possibilities as segregation or surface termination are reviewed, that might explain this slight Cd variation. Therewith, an important step to a detailed understanding of the complex reorganisation process in coating systems could be achieved.},
  subject      = {Halbleiterschicht},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Joshi2005,
  author    = {Joshi, Sanjeev},
  title     = {Preparation and characterization of CdS nanoparticles},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-13395},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Zusammenfassung CdS-Nanoteilchen mit Gr{\"o}ßen zwischen 1.1 und 4.2 nm wurden in {\"A}thanol und mit Thioglycerol (TG)-H{\"u}lle synthetisiert. Es wurde gezeigt, dass die nass-chemische Synthese ohne Wasser und die Verwendung von TG als H{\"u}lle folgende Vorteile bieten: Es konnten kleinere Teilchen hergestellt und eine schmalere Gr{\"o}ßenverteilung erzielt werden. Zus{\"a}tzlich wird dem Altern der Teilchen vorgebeugt, und die Ergebnisse sind besser reproduzierbar. Hochaufgel{\"o}ste Photoemissions-Messungen an kleinen CdS-Teilchen (1.1, 1.4, 1.7, 1.8; 1.8 nm mit Glutathion-H{\"u}lle) ergaben Beitr{\"a}ge von f{\"u}nf verschiedenen Schwefelatom-Typen zum S 2p-Gesamt Signal. Außerdem wurde beobachtet, dass Nanoteilchen unterschiedlicher Gr{\"o}ße und/oder mit unterschiedlichen H{\"u}llen-Substanzen verschiedene Photoemissionsspektren zeigen und verschieden starke Strahlensch{\"a}den aufweisen. Bei den 1.4 nm großen CdS-Teilchen entsprechen die Komponenten des S 2p-Signals entweder Schwefelatomen mit unterschiedlichen Cd-Nachbarn, Thiol-Schwefelatomen oder teilweise oxidiertem Schwefel. Die jeweilige Zuweisung der Schwefeltypen erfolgte {\"u}ber Intensit{\"a}ts-{\"A}nderungen der einzelnen S 2p-Komponenten als Funktion der Photonenenergie und des Strahlenschadens. Die Daten der 1.4 nm großen CdS-Teilchen wurden mit PES-Intensit{\"a}ts-Rechnungen verglichen, die auf einem neuen Strukturmodell-Ansatz basieren. Von den drei verwendeten CdS-Strukturmodellen konnte nur ein Modell mit 33 S-Atomen die Variation der experimentellen Intensit{\"a}ten richtig wieder geben. Modelle von gr{\"o}ßeren Nanoteilchen mit beispielsweise 53 S-Atomen zeigen Abweichungen von den experimentellen Daten der 1.4 nm-Teilchen. Auf diese Weise kann indirekt auf die Gr{\"o}ße der gemessenen Teilchen geschlossen werden. Die Intensit{\"a}tsrechnungen wurden zum einen „per Hand" zur groben Absch{\"a}tzung durchgef{\"u}hrt, zum anderen wurden exaktere Berechnungen mit einem von L. Weinhardt und O. Fuchs entwickelten Programm angestellt. Diese best{\"a}tigen die Ergebnisse der Absch{\"a}tzung. Zudem wurde festgestellt, dass die inelastische freie Wegl{\"a}nge \&\#955; keinen signifikanten Einfluss auf die Modellrechnungen hat. Die gemessenen Intensit{\"a}ts-{\"A}nderungen konnten zwar mit mehreren leicht verchiedenen Modellen erkl{\"a}rt werden, allerdings f{\"u}hrte nur ein kugelf{\"o}rmiges Teilchen-Modell auch zu den richtigen Intensit{\"a}tsverh{\"a}ltnissen der einzelnen S 2p-Komponenten. Weiterhin konnte beobachtet werden, dass die elektronische Bandl{\"u}cke gr{\"o}ßer ist als die optische Bandl{\"u}cke. Bei den PES-Messungen wurden einige wichtige Einfl{\"u}sse sichtbar. So spielen strahlenbedingte Effekte eine große Rolle. Kenntnisse {\"u}ber die Zeitskala solcher Effekte erm{\"o}glichen PES-Aufnahmen mit guter Signal-Qualit{\"a}t und erlauben eine Extraploation zur Situation ohne Strahlenschaden. Auch die D{\"u}nnschicht-Pr{\"a}paration beeinflusst die Spektren. Beispielsweise zeigten mit Elektrophorese hergestellte Filme Hinweise auf Agglomeration. Schichten, die per Tropfen-Deposition erzeugt wurden, weisen spektrale {\"A}nderungen am Rand der Probe auf, und Filme aus Nanoteilchen-Pulver waren nicht homogen. Mikro-Raman Experimente, die in Kollaboration mit Dr. M. Schmitt und Prof. W. Kiefer durchgef{\"u}hrt wurden, ließen große Unterschiede in den Spektren von Nanoteilchen und TG in L{\"o}sung erkennen. Dies wurde vor allem auf das Fehlen von S - H -Bindungen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt und zeigt damit, dass alle TG-Molek{\"u}le verwertet oder ausgewaschen wurden.},
  subject      = {Cadmiumsulfid},
  language  = {en}
}
@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}
}