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Aufbau einer Apparatur zur Herstellung massenselektierter Nanopartikel: Inbetriebnahme und erste Anwendungen

Krähling, Stephan :
Aufbau einer Apparatur zur Herstellung massenselektierter Nanopartikel: Inbetriebnahme und erste Anwendungen.
Technische Universität Darmstadt, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2016)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Aufbau einer Apparatur zur Herstellung massenselektierter Nanopartikel: Inbetriebnahme und erste Anwendungen
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit beschreibt den Aufbau sowie die Charakterisierung und Anwendung einer Molekularstrahlapparatur im Hoch- und Ultrahochvakuum zur Herstellung und Deposition kleiner Metallcluster. Zunächst wird der Aufbau der Apparatur und insbesondere die neu entwickelte Clusterquelle im Detail beschrieben. Die verschiedenen Betriebsparameter der Quelle und der Ionenoptik werden umfassend charakterisiert, sodass Richtlinien für den Betrieb der Apparatur abgeleitet werden können. Dies ist im Laboralltag beson- ders wichtig, um hohe Depositionsraten zu ermöglichen. Dabei wurde auch die Homogenität der hergestellten Proben beziehungsweise des Clusterstrahls mittels Rastertunnelmikroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie und in-situ Ionenstommessungen untersucht. Die beobachteten Strahlprofile und Clusterverteilungen sind dabei häufig sehr inhomogen, sodass zukünftig eine Möglichkeit zur Kontrolle und Optimierung des Strahlprofils geschaffen werden muss. Die Leistungsfähigkeit der Apparatur hinsichtlich der Deposition von intakten, mas- senselektierten Ag_N-, Pt_N- und Au_N-Clusterkationen wird mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie untersucht. Hierbei kann neben dem Einfluss des Substrats ein eindeutiger Trend bezüglich steigender Bindungsenergie der Photoelektronen mit sinkender Clustergröße beobachtet werden. Darüber hinaus wurden auch die Auswirkungen einer erhöhten Einschlagsenergie der Cluster während der Deposi- tion studiert. Die erhaltenen Ergebnisse verdeutlichen, dass der zuvor beobachtete Größeneffekt im Falle von Pt_N auf HOPG durch eine Implantation der Cluster teil- weise aufgehoben wird. Mit Hilfe der Röntgenphotoelektronenspektroskopie konnte somit gezeigt werden, dass eine Deposition von isolierten, massenselektierten Clu- stern möglich ist und die aufgebaute Apparatur ein leistungsfähiges Werkzeug zur Deposition verschiedener Clusterspezies auf einer Vielzahl von Substraten mit kontrollierbarer Einschlagsenergie ist.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
This work describes the construction, characterization and operation of an ultra high vacuum molecular beam apparatus for the deposition of small mass selected metal clusters. First of all the construction of the apparatus and the developed cluster source are explained. Operational parameters of the constructed source and ion optics are characterized. Operational guidelines are extracted. In this context the homogeneity of the prepared samples has been studied using scanning tunnelling microscopy, x-ray photoelectron spectroscopy and in-situ ion beam current measurements. The obtained beam profiles showed a high degree of heterogeneity. Therefore controlling and optimizing the homogeneity is of importance in future experiments. X-ray photoelectron spectroscopy results for deposited Ag_N-, Pt_N-, and Au_N-Clusters show that it is possible to perform a mass selected deposition of intact clusters. Beside the influence of the substrate a clear trend of increasing binding energy of the photoelectrons with decreasing cluster size has been found. Furthermore the influence of increased impact energy has been studied. The cluster size effect is partially nullified if the cluster is deposited with increased impact energy as shown for Pt_N on HOPG. X-ray photoelectron spectroscopy showed that a deposition of mass selected clusters is feasible. Therefore the constructed apparatus is a powerful tool for the deposition of different cluster species on various substrates with variable impact energy.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: 07 Fachbereich Chemie
07 Fachbereich Chemie > Physical Chemistry
Date Deposited: 08 Jul 2016 09:42
Last Modified: 08 Jul 2016 09:42
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-55650
Referees: Schäfer, Prof. Dr. Rolf and Hess, Prof. Dr. Christian
Refereed: 4 July 2016
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/5565
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