Untersuchung von Möglichkeiten eines dimensionalen Übergangs auf einer Au/Ge(001)-Oberfläche mittels organischer Moleküle

Atiawotse, Eyram

dc.date.accessioned	2023-11-03T07:53:26Z
dc.date.available	2023-11-03T07:53:26Z
dc.date.issued	2023
dc.identifier	doi:10.17170/kobra-202310058823
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/123456789/15143
dc.description	Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2023
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dc.language.iso	ger
dc.publisher	kassel university press
dc.rights	Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/	*
dc.subject	Tomonaga-Luttinger	ger
dc.subject	dimensional crossover	ger
dc.subject	Dimensionsübergang	ger
dc.subject	CuPc	ger
dc.subject	Luttinger-Flüssigkeiten	ger
dc.subject.ddc	530
dc.title	Untersuchung von Möglichkeiten eines dimensionalen Übergangs auf einer Au/Ge(001)-Oberfläche mittels organischer Moleküle	ger
dc.type	Buch
dcterms.abstract	Die Dimensionalität des Elektronensystems und die Art der Kopplung zwischen den Elektronen haben einen starken Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften von Metallen. Das schwach gekoppelte Elektronensystem im zwei- bzw. dreidimensionalen Fall ist als Fermi-Flüssigkeit bekannt und unterscheidet sich wesentlich von dem eindimensionalen (lD) Fall. Das eindimensionale Elektronensystem wird als Tomonaga-Luttinger-Flüssigkeit (TLL) bezeichnet. In diesem Fall zeigt das Elektronensystem neue Eigenschaften wie die Spin-Ladungstrennung und eine sehr charakteristische Zustandsdichte gemäß einem Potenzgesetz in der Umgebung der Fermienergie. Die Au/Ge(001)-Oberfläche ist eines der wenig bekannten lD-Systeme mit flächendeckend regelmäßig geordneten atomaren Ketten. Der Abstand zwischen benachbarten Ketten beträgt l,6 nm. Dem System wurde ein TLL-Verhalten durch eine typische Zustandsdichte mit einem Potenzgesetz bei der Fermienergie nachgewiesen. Jedoch ist die exakte Lage des lD-Leitungskanals bisher unbekannt. Frühere Untersuchungen der Au/Ge(001l)-Oberfläche ließen vermuten, dass der lD- Elektronentransport in den Atomketten erfolgt. Ausgehend von dieser Hypothese wäre es möglich die Dimensionalität der Oberfläche durch die Manipulation der Ketten zu beeinflussen. Diese Arbeit beschreibt einen neuen experimentellen Ansatz, um die Dimensionalität des Elektronensystems auf der Au/Ge(001)-Oberfläche zu erhöhen. Zwei organische Moleküle wurden dabei verwendet 3,5-Bis[4-(thiophen-2-yl)phenylJpyridin (TPPy) und Kupferphthalocyanin (CuPc). Beide Moleküle können aufgrund ihrer Größe und Struktur eine Brückenkonfiguration zwischen benachbarten Ketten annehmen und diese ggf. durch einen Ladungstransfer elektronisch miteinander koppeln. Die Anzahl der molekularen Brücken lässt sich über die Bedeckung der Moleküle kontrollieren. Die Moleküle wurden mithilfe eines thermischen Verdampfers zunächst auf einer Au(lll)-Oberfläche deponiert. Dabei werden die geometrische Struktur, elektronische Eigenschaften und die Bedeckung der Moleküle untersucht. Anschließend werden lokale Änderungen durch die aufgedampften Moleküle auf der Au/Ge(001)-Oberfläche mittels Rastertunnelmikroskopie (STM) als molekulare Brücken identifiziert. Während die CuPc-Moleküle hauptsächlich in einer Brückenkonfiguration zwischen den Ketten auf der Oberfläche zu finden waren, haben sich die TPPy-Moleküle überwiegend entlang der Ketten ausgerichtet. Der Einfluss der Moleküle auf den lD-Charakter der Au/Ge(001)- Oberfläche wird in Abhängigkeit von der Bdeckung untersucht. Hierbei wurde gezielt nach Veränderungen des Potenzgesetzes durch Rastertunnelspektroskopie (STS) gesucht. Aufgrund ihrer Lage wurde bei den TPPy-Molekülen keinerlei Wirkung auf das lD-Verhalten der Oberfläche festgestellt. Beim Erwärmen der Oberfläche kommt es bei erhöhter Bedeckung der CuPc-Moleküle zur Kettenbildung quer zur Drahtrichtung. Dabei zeigen spektroskopische Messungen eine metallische Zustandsdichte auf der Oberfläche und somit eine Abweichung vom TLL-Verhalten.	ger
dcterms.abstract	The dimensionality of the electron system and the inter-electron coupling have a strong influence on the physical properties of metals. The weakly coupled electron system in the two- or three- dimensional case is known as Fermi liquid and is completely different from the one-dimensional case. Fermi liquids are characterized by individual excitations as quasiparticles and show no particular change in the density of states at the Fermi energy due to the weak correlation effects. The one-dimensional electron system is described as a Tomonaga-Luttinger liquid (TLL). In this case, due to the strong correlation, the electron system exhibits new properties such as collective excitations and spin-charge separation. The density of states is very characteristic and follows a power law in the vicinity of the the Fermi energy. The self-assembled Au/Ge(001) surface is one of the few known lD systems with arrays of well- ordered atomically thin chains. The spacing between the chains is l.6 nm. The electronic properties of Au/Ge(001) show a TLL behavior as the density of states follows a characteristic power law at the Fermi energy. However, the exact location of the lD conduction channel is still unknown. Previous studies of the Au/Ge(001) surface suggested that lD electron transport occurs in the atomic chains. Based on this hypothesis, it would be possible to influence the dimensionality of the surface by manipulating the chains. This work describes a new experimental approach to increase the dimensionality of the electron system on the Au/Ge(001) surface. Coupled metallic chains are known to induce a dimensional transition, when the interchain hopping achieves a significant value. The aim is to manipulate the electronic coupling of the electron system by inserting conductive molecules into a bridge configuration between adjacent atomic chains. Two organic molecules were used in this process: Copper phthalocyanine (CuPc) and 3,5-bis 4- (thiophen-2yl)phenyl]pyridine (TPPy). Due to their size and structure, both molecules are expec- ted to adopt a bridging configuration between adjacent nanowires. The molecules are first deposited on an Au(lll) surface using an effusion cell with a quartz crucible. The structure, electronic properties and coverage of the molecules are investigated. Subsequently, on the Au/Ge(001) surface, the deposited molecules generate local modifications, which are identified as molecular bridges by scanning tunneling microscopy (STM). While the CuPc molecules are mainly found on the surface in a bridging configuration between the chains, the TPPy molecules are mostly oriented along the chains. The influence of the molecules on the lD behavior of the AuGe(001) surface is investigated in dependence on the coverage by scanning tunneling spectroscopy (STS). Thereby, changes in the power law were specifically targeted. Due to their location, no effect on the lD behavior of the surface was detected for the TPPy molecules. At higher coverages of CuPc molecules and after annealing the CuPc molecules form chains perpendicular to the wire direction. In this case, spectroscopic measurements show a metallic density of states on the surface and thus a deviation from the TLL behavior.	eng
dcterms.accessRights	open access
dcterms.creator	Atiawotse, Eyram
dcterms.dateAccepted	2023-07-03
dcterms.extent	117 Seiten
dc.contributor.corporatename	Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Physik
dc.contributor.referee	Matzdorf, Réne (Prof. Dr.)
dc.contributor.referee	Giesen, Thomas (Prof. Dr.)
dc.publisher.place	Kassel
dc.relation.isbn	978-3-7376-1145-9
dc.subject.swd	Kopplung Physik	ger
dc.subject.swd	Quantenflüssigkeit	ger
dc.subject.swd	Luttinger-Flüssigkeit	ger
dc.subject.swd	Fermi-Energie	ger
dc.subject.swd	Metall	ger
dc.type.version	publishedVersion
kup.iskup	true
kup.price	39,00
kup.subject	Naturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizin	ger
kup.typ	Dissertation
kup.institution	FB 10 / Mathematik und Naturwissenschaften
kup.binding	Softcover
kup.size	17 x 24 cm
ubks.epflicht	true