KIP-Veröffentlichungen

Optische Eigenschaften selbstangeordneter Goldatomketten auf Si(111) wurden mittels
Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie in Transmission untersucht. Die durch Beugung
hochenergetischer Elektronen nachgewiesene zweidomänige 5×2-Rekonstruktion
zeigt im Temperaturbereich zwischen 20K und 423K metallisches Verhalten. Somit
konnte ein Metall-Isolator-Phasenübergang des Systems in diesem Temperaturbereich
ausgeschlossen werden. Die Infrarotabsorption ist proportional zum Anteil der mit
Goldketten bedeckten Oberfläche und höher bei tiefen Temperaturen sowie Polarisation
parallel zu den Ketten. Die Transmissionsspektren ließen sich durch ein Drude-Modell
beschreiben, dessen Fit-Parameter auf den Ursprung der freien Elektronen aus den
zwischen den Goldketten liegenden eindimensionalen Siliziumstrukturen deuten. Die
Werte der Plasmafrequenz liegen zwischen 30000 cm^-1 und 50000 cm^-1, die der Streuraten
bei 400 cm^-1 bis 1200 cm^-1. Die daraus berechneten Flächenleitfähigkeiten verhalten sich
antiproportional zur Temperatur und unterstreichen den metallischen Charakter dieses
Systems. Anhand polarisationsabhängiger Messungen und vereinfachender Annahmen
konnten Aussagen über die Lage der beiden Domänen der Goldketten gemacht werden.
Reflexions-Anisotropie-Spektren von Indiumatomketten auf gestuftem Si(111) weisen
einen anisotropen Interbandübergang bei 1,9 eV auf. Das Aufspalten dieses Signals bei
40K zusammen mit strukturellen Veränderungen des LEED-Musters bestätigten den
durch Peierls-Instabilität hervorgerufenen Metall-Isolator-Übergang bei tiefen Temperaturen.

Optical properties of gold and indium atom chains on vicinal Si(111) surfaces
Optical properties of self-assembled gold atom chains on Si(111) were investigated by
Fourier transform infrared spectroscopy in transmittance geometry. Reflection high
energy electron diffraction patterns revealed two different domains of 5×2 reconstruction
showing metallic behaviour between 20K and 423K. Therefore a metal-to-insulator
transition of this system could be excluded in this temperature range. The infrared
absorption is proportional to the fraction of gold-reconstructed surface and higher at low
temperatures as well as for polarization parallel to the chains. Transmittance spectra
could be depicted by a Drude type dielectric function whose parameters indicate that the
free electrons originate from the silicon one-dimensional structural element between the
gold wires. The values of plasma frequency range between 30,000 cm^-1 and 50,000 cm^-1
and those of scattering rate from 400 cm^-1 to 1,200 cm^-1. The resulting sheet conductance
is inversly proportional to temperature which emphasizes the metallic character of this
system. By means of polarization dependent measurements and simplifying assumptions
the orientations of the two domains of gold chains could be identified. Reflectance
anisotropy spectra of indium atom chains on the stepped Si(111) surface show an
anisotropic interband transition at 1.9 eV. The splitting of this feature at 40K along
with structural changes of the LEED pattern confirmed the metal-to-insulator transition
at low temperatures caused by Peierls instability.