Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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O: Oberflächenphysik

O 3: Adsorption an Oberfl
ächen (I)

O 3.1: Vortrag

Montag, 22. März 1999, 11:15–11:30, S10

Diffusionsbarrieren und Bindungsenergien von Wasserstoff auf Si(001)-Vizinalflächen — •U. Höfer und M. B. Raschke — Max-Planck-Institut für Quantenoptik, D-85740 Garching und Physik-Department, TU München, D-85747 Garching

Bei Temperaturen unterhalb von 500 K dissoziiert molekularer Wasserstoff selektiv an den D_B-Stufen von Si(001)-Vizinalflächen [1]. Die so entstehende Wasserstoffverteilung auf der Oberfläche ist nicht im thermodynamischen Gleichgewicht und läßt sich für verschiedene Experimente ausnutzen. Aus der Geschwindigkeit, mit der sich das Gleichgewicht beim Heizen auf 550–750 K einstellt, gewinnen wir Information über die Oberflächendiffusion von Wasserstoff auf diesen Flächen. Für die Detektion nutzen wir dabei die unterschiedliche Empfindlichkeit der optischen Frequenzverdopplung (SHG) auf die dangling bonds der Stufen und der Terrassen aus und messen die Änderung der relativen Wasserstoffbedeckungen in Echtzeit. Wir finden einen thermisch aktivierten Diffusionsprozeß mit einer Aktivierungsenergie von 1.7 eV und einem Vorfaktor von 10¹¹ s⁻¹. Aus der sich einstellenden Gleichgewichtsverteilung selbst leiten wir einen Energieunterschied für die H₂-Chemisorption von ∼ 0.2 eV zwischen den Stufen- und Terrassenplätzen ab. Die experimentellen Ergebnisse werden mit entsprechenden Dichtefunktionalrechnungen von Pehlke und Kratzer verglichen [2].

[1] P. Kratzer, E. Pehlke, M. Scheffler, M. B. Raschke und U. Höfer, Phys. Rev. Lett., im Druck.

[2] E. Pehlke und P. Kratzer, Phys. Rev. B, im Druck.