Oberflächenphysik des Festkörpers

"Das Volumen des Festkörpers schuf Gott, ihre Oberfläche wurde vom Teufel gemacht". Dieser Satz von Wolfgang Pauli spricht sicher so manchem aus dem Herzen, der versucht, einen systematischen Ein stieg in die Oberflächenphysik zu finden und dabei auf geeignete Festkörper-, aber nicht vergleichbare Oberfiächenphysik-Lehrbücher stößt. Das vorliegende Buch ist als ein solcher Einstieg gedacht. Es soll einerseits zeigen, daß Oberflächen mit ihren zwei Dimensionen oft viel einfacher zu verstehen sind als Festkörper mit ihren drei Dimen sionen. Es soll andererseits zeigen, daß an der Oberfläche völlig neue Effekte auftreten können, die in der Tat viel komplizierter zu beschrei ben und experimentell zu erfassen sind als Volumen phänomene. Dies führt zu neuen Konzepten der zweidimensionalen Physik und Che mie mit neuen Untersuchungsmethoden, Materialien und Theorien für niederdimensionale Systeme. Dieses Buch soll insbesondere auch die Begeisterung für die neue Entwicklung der Oberflächenphysik ver mitteln, die in vielen Bereichen der grundlagenangewandten Material forschung eine entscheidende Rolle spielen. Beispiele sind Entwicklun gen von Rastertunnelmikroskopen mit atomarer Auflösung und Ar beiten zu physikalischen Grenzen bei der Miniaturisierung von Halb leiterbauelementen, Arbeiten zum molekularen Verständnis für Senso ren, Katalysatoren oder Bauelemente der molekularen Elektronik mit ihren Oberflächen- und Grenzfiächenphänomenen oder physikalisch chemische Ansätze zur Nanotechnologie. Der Oberflächenphysik wird für die nächsten Jahre eine ähnlich ra sante Entwicklung vorausgesagt, wie sie in der Festkörperphysik vor etwa 30 Jahren begonnen hat. Entscheidend für den heutigen Stand der Oberflächenphysik war einerseits die Entwicklung der Ultrahoch vakuumtechnik.

Klappentext

"Das Volumen des Festkörpers schuf Gott, ihre Oberfläche wurde vom Teufel gemacht". Dieser Satz von Wolfgang Pauli spricht sicher so manchem aus dem Herzen, der versucht, einen systematischen Ein­ stieg in die Oberflächenphysik zu finden und dabei auf geeignete Festkörper-, aber nicht vergleichbare Oberfiächenphysik-Lehrbücher stößt. Das vorliegende Buch ist als ein solcher Einstieg gedacht. Es soll einerseits zeigen, daß Oberflächen mit ihren zwei Dimensionen oft viel einfacher zu verstehen sind als Festkörper mit ihren drei Dimen­ sionen. Es soll andererseits zeigen, daß an der Oberfläche völlig neue Effekte auftreten können, die in der Tat viel komplizierter zu beschrei­ ben und experimentell zu erfassen sind als Volumen phänomene. Dies führt zu neuen Konzepten der zweidimensionalen Physik und Che­ mie mit neuen Untersuchungsmethoden, Materialien und Theorien für niederdimensionale Systeme. Dieses Buch soll insbesondere auch die Begeisterung für die neue Entwicklung der Oberflächenphysik ver­ mitteln, die in vielen Bereichen der grundlagenangewandten Material­ forschung eine entscheidende Rolle spielen. Beispiele sind Entwicklun­ gen von Rastertunnelmikroskopen mit atomarer Auflösung und Ar­ beiten zu physikalischen Grenzen bei der Miniaturisierung von Halb­ leiterbauelementen, Arbeiten zum molekularen Verständnis für Senso­ ren, Katalysatoren oder Bauelemente der molekularen Elektronik mit ihren Oberflächen- und Grenzfiächenphänomenen oder physikalisch­ chemische Ansätze zur Nanotechnologie. Der Oberflächenphysik wird für die nächsten Jahre eine ähnlich ra­ sante Entwicklung vorausgesagt, wie sie in der Festkörperphysik vor etwa 30 Jahren begonnen hat. Entscheidend für den heutigen Stand der Oberflächenphysik war einerseits die Entwicklung der Ultrahoch­ vakuumtechnik.

Inhalt
1 Einführung.- 1.1 Was ist Oberflächenphysik?.- 1.2 Entwicklung und Methodik der Oberflächenphysik.- 2 Experimentelle Voraussetzungen und Hilfsmittel.- 2.1 Teilchentransport im Ultrahochvakuum (UHV).- 2.2 Ultrahochvakuumtechnologie.- 2.3 Herstellung definierter, einfacher Oberflächen.- 2.4 Häufig verwendete Spektrometerkomponenten.- 3 Geometrische Struktur von Oberflächen.- 3.1 Übersicht über mögliche Anordnungen von Atomen an der Oberfläche.- 3.2 Mathematische Beschreibung von Kristall-Oberflächen.- 3.3 Experimentelle Verfahren und ihre prinzipiellen Grenzen.- 3.4 Direkte Abbildung der Oberfläche.- 3.5 Beugungsbilder von zweidimensionalen periodischen Strukturen.- 3.6 Beugung mit Elektronen-, Röntgen- und Atomstrahlen.- 3.7 Auswertung des Beugungsbildes: Periodizität und Intensität.- 3.8 Defektstrukturen.- 3.9 Strukturuntersuchung mit Ionenstrahlen.- 4 Elektronische und vibronische Struktur von Oberflächen.- 4.1 Elektronische und vibronische Oberflächenzustände.- 4.2 Oberflächen im elektronischen Gleichgewicht.- 4.3 Transportvorgänge und Nichtgleichgewichte.- 4.4 Übersicht über spektroskopische Methoden.- 4.5 Spektroskopie im Bereich der Rumpfelektronen.- 4.6 Spektroskopie im Bereich der Valenzelektronen.- 4.7 Schwingungsspektroskopie.- 5 Wechselwirkungen von Teilchen mit Oberflächen.- 5.1 Bestimmung der Bedeckung und Adsorptionsrate von Teilchen an Festkörperoberflächen.- 5.2 Übersicht verschiedener Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.3 Phänomenologische und statistische Thermodynamik von Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.4 Kinetik von Festkörper/Gas-Wechselwirkungen.- 5.5 Thermodynamisch und kinetisch bestimmte Oberflächenstrukturen.- 5.6 Adsorption an Festkörperoberflächen.- 6 Anwendungsbeispiele aus der allgemeinenMaterialforschung.- 6.1 Die zentrale Problemstellung: Kontrollierte Grenzflächen.- 6.2 Sensorik.- 6.3 Katalyse.- 6.4 Anwendung dünner Schichten.- 6.5 Mikro- und Optoelektronik.- 6.6 Keramik und Hoch-Tc-Supraleitung.- 6.7 Molekularelektronik.- 6.8 Biotechnologie und Medizintechnik.- 7 Literatur.- 8 Anhang.- 8.1 Dreidimensionale Bandstruktur.- 8.2 Zoo der Festkörper-Onen.- 8.3 Physikalische Größen, Einheiten und Naturkonstanten.- 8.4 Dampfdrücke.- 8.5 Bildzeichen für die Vakuumtechnik.- 8.6 Gebräuchliche Oberflächenuntersuchungsmethoden.- 8.7 Erklärung der Abkürzungen.- 8.8 Bindungsenergien und Wirkungsquerschnitte für die Röntgenphotoemission.- 8.9 Periodensystem der Elemente.- 8.10 Auger-Elektronen-Energie.- 8.11 Spezifikationen ausgewählter Mikroanalysemethoden.