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

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.