title: Adsorption dynamics of Tetrahydrofurane, Trimethylamine and Cyclooctyne on silicon-(001)
title: Untersuchungen zur Adsorptionsdynamik von Tetrahydrofuran, Trimethylamin und Cyclooctin auf Silizium-(001)
Creators: name: Lipponer, Marcus Americanus
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: Adsorption
Dynamic
Organik
Physik
Organic
Silizium
Silicium
Dynamik

description: The adsorption dynamics of
      tetrahydrofuran, trimethylamine and cyclooctyne on the
      Si(001)-surface was studied by means of molecular beam
      techniques. It was shown that all three molecules follow a
      fundamentally dierent adsorption pathway and therefore
      feature a dierent potential energy surface. To characterize
      the adsorption dynamics, sticking coecients where measured
      using the King-and-Wells method, optical second harmonic
      generation (SHG) and Auger electron spectroscopy (AES). By
      using a molecular beam, adsorption experiments where
      performed at a well dened kinetic beam energy Ekin of the
      impinging molecules. The King-and-Wells-method as well as the
      measurement of the SHG-Signal during molecular beam exposure
      allowed the in-situ evaluation of the sticking coecient s or
      the reactivity of adsorbates on the sample surface. By
      combining the measurements of the initial sticking coecient
      s0 at dierent kinetic beam energies Ekin and at dierent
      sample temperatures Ts a clear picture of the potential
      energy surfaces, the corresponding adsorption dynamics, and
      the energy dissipation of the systems could be drawn.
      Tetrahydrofuran is a cyclic ether, which is often used as a
      solvent because of its inert behavior towards other organic
      molecules. In contrast, the molecular beam experiments
      performed in this work show that tetrahydrofuran reacts with
      a high initial sticking propability of s0 ' 0:9 on the
      Si(001)-surface when adsorbed at low kinetic beam energies
      Ekin and surface temperatures Ts. The initial sticking
      coecient remains at this level up to surface temperatures of
      Ts 350 K, at higher surface temperatures, the initial
      sticking coecient drops and reaches s0 = 0:2 at Ts 700 K.
      This temperature dependence was qualitatively and
      quantitatively described by taking into account an
      intermediate state in the adsorption pathway. The dierence of
      the energy barriers for conversion from the intermediate
      state into the nal state and desorption back into the gas
      phase where determined to be "d
description: Ziel dieser Arbeit war es, die
      Adsorptionsdynamik von Tetrahydrofuran, Trimethylamin und
      Cyclooctin auf der Si(001)-Ober ache zu untersuchen. Es
      wurde gezeigt, dass alle drei Molekule einen grundlegend
      unterschiedlichen Adsorptionspfad und damit verbunden
      unterschiedliche Potentialkurven aufweisen. Zur
      Charakterisierung der zugehorigen Adsorptionsdynamik wurde
      die Molekularstrahltechnik mit mehreren Analysemethoden,
      insbesondere zur Bestimmung von Haftkoezienten, kombiniert.
      Dazu zahlt die King-and-Wells-Methode, die Messung optischen
      Frequenzverdopplung (SHG) an Ober achen, sowie die
      Auger-Elektronen-Spektroskopie (AES). Durch die Verwendung
      der Molekularstrahltechnik konnten Adsorptionsexperimente
      insbesondere bei wohl denierter, variabler kinetischer
      Energie Ekin der Molekule im Strahl durchgefuhrt werden.
      Die King-and-Wells-Methode sowie die Messung des SHG-Signals
      wahrend der Strahlexposition erlaubten dabei eine
      in-situ-Messung des Haftkoezienten s beziehungsweise der
      Reaktivitat der Adsorbate auf der Ober ache. Die
      Kombination der Messung des Anfangshaftkoezienten s0 bei
      verschiedenen kinetischen Energien s0(Ekin) mit Messungen von
      s0 als Funktion der Ober achentemperatur lassen weitgehende
      Aussagen uber die Potentialkurve der untersuchten Systeme
      und der zugehorigen Adsorptionsdynamik, zum Beispiel
      bezuglich der Energiedissipation beim Ober achensto zu. Mit
      Tetrahydrofuran wurde ein zyklischer Ether untersucht, der
      eigentlich als reaktionstr age gilt und gerade deswegen
      haug als Losungsmittel eingesetzt wird. Durch die hier
      durchgefuhrten Molekularstrahlexperimente konnte allerdings
      gezeigt werden, dass Tetrahydrofuran bei geringen
      Strahlenergien Ekin und Probentemperaturen Ts mit einem hohen
      Anfangshaftkoezienten von s0 ' 0:9 auf der Si(001)-Ober ache
      adsorbiert, also eine hohe Reaktivitat aufweist. Erst wenn
      eine Probentemperatur von ca. 350K uberschritten wird,
      fallt der Anfangshaftkoezient ab, bis er bei ca. 700K unter
      s0 = 0:2 liegt. Dieser Verlauf des Anfangshaftkoezienten
      konnte qualitativ und quantitativ mit einer Adsorption unter
      Beteiligung eines Zwischenzustands beschrieben werden; die
      Dierenz der Energiebarrieren fur Desorption und Konversion
      in den Endzustand wurde zu "d