Prüfungsprotokoll 1538
Fach Physikalische Vertiefung: Elektronische Eigenschaften von Festkörpern bei Prüfer Laubschat































ID 1538
Prüfung für Doktor (Rigorosum)
Fach Physikalische Vertiefung: Elektronische Eigenschaften von Festkörpern
bei Prüfer Laubschat
Beisitzer Danzenbächer
Datum der Prüfung 22.08.2017
Bei Prüfer gehörte Veranstaltung Oberflächenphysik
Dauer der Vorbereitung 1-2 Wochen (davon ca. 4 Tage ernsthaft)
Art der Vorbereitung allein, bisschen mit Gruppe
Allgemeine Tipps zur Vorbereitung Vor allem die Laubschat-Vorlesungen lernen, die müssen sitzen (aber die Herleitungen müssen auch nicht im Detail sein). Bei den Danzenbächer-Vorlesungen reicht gröberes Wissen - wie ist Methode aufgebaut, welches Prinzip wird genutzt - aber zB keine Auswahlregeln.
Verwendete Literatur Lüth - Oberflächenphysik
Wie verlief die Prüfung? Geht von breiteren Gebieten immer weiter ins Detail. Wenn man Stichwörter zu z. B. Methoden gibt, fragt er manchmal nach, aber auch nicht bei allen. Häufig merkt man, dass er auf etwas Bestimmtes heraus will, nimmt sich aber trotzdem Zeit für andere vorgeschlagene Lösungen der Frage.
Wie reagiert Prüfer, wenn man die Frage nicht gleich beantworten kann? Gibt Hilfestellungen, formuliert die Frage auf Nachfrage auch um.
Kommentar zur Benotung sehr nett
Allgemein zur Prüfung und Prüfer lockere Atmosphäre. Man muss definitiv nicht alles wissen und bekommt Hilfestellung von den Prüfern, wenn nötig. Laubschat immer ausreden lassen.
Was war schwierig an der Prüfung? Manchmal nicht allzu eindeutige Fragen, aber Nachfragen ist okay, Hilfe kommt sofort und ohne Aufforderung.
Welche Fragen wurden konkret gestellt? Oberflächenphysik Protokoll 1:Prof Laubschat hat so ziemlich alles aus seinen drei Vorlesungen abgefragt, entsprechend wurde alles nur sehr kurz angesprochen:was passiert an frisch gespaltener Oberfläche: relaxation, rekonstruktionRelaxation - nach innen oder außen? kovalent gebundene Ebenen -> nach innen, Jellium-Modell -> nach außen, Modell erklären, auf welche Elemente trifft es am besten zu: Metalle ohne d-Valenzelektronen (Erdalkali,...)Rekonstruktion -> GaAs sp3 in bulk, sp2 an oberfläche, Tamm States erklären, Slab RechnungLEED - Prinzip, Energie, freie Weglänge, was passiert mit Bild bei OFRekonstruktion, Beugungsbedingung -> Ewaldkstr. erklären. "Warum kein weißes Licht nötig wie bei Volumenstreuung?" durch Verbreiterung der Gitterpunkte im rez Raum an Oberfläche -> LEED Intensität gibt Info über Oberflächeneigenschaften, Warum keine Rücktransformation möglich -> MehrfachstreuungWas sind Oberflächenzst, warum fließen sie nicht ins Volumen (Bandlücke)welche Dispersion zeigen Shockley-Zst/Tamm-Zst.?weitere Methoden: STM (Wie funktioniert ein Piezo), RBS, Austrittsarbeit über Glühemission, ARPES (Oberflächensensitivität über Energievariation)Austrittsarbeitsverringerung durch Cs-Schicht auf W für gute Glühkathoden, warum keine Cs-Cluster -> bildet Dipole, die sich abstoßenCorelevelshift, Oberflächenvalenzänderung erklären Oberflächenphysik Protokoll 2:-Verschiedene Methoden zur Oberflächenpreparation? -> Tesa, abspalten, heizen, sputtern (womit? Vor- und Nachteile)-Wie überprüft man die Oberfläche? -> STM, AFM, LEED, usw.-Wie funktioniert LEED, Aufbau, Eindringtiefe, Laue-bedingung, Ewald-Konstruktion, Warum sieht man mehr Reflexe? -> Verbreiterung der Gitterpunkte. Was passiert mit dem Leed-Beugungsbild bei bestimmter Oberflächenrekonstruktion, Warum sind Reflexe unterschiedlich hell -> Formfaktoren-AFM: Wie kann man Messspitze feiner machen? -> Molekül oder CNT aufsammeln, Was sind Nachteile? (nur schwierig atomar auflösbar)-Wie kann man Fremdatome in der Oberfläche sehen? -> Rutherford Backscattering -> Was passiert, warum kann man verschiedene Atome unterscheiden -> Unterschiedliche Masse, sichtbar in verschiedener Energieabgabe der Ionen. Kann man damit auch Struktur messen? - Ja, warum? Je nach Struktur sind die unteren Schichten im "Schatten" der oberen-ARPES erklären, Wie funktioniert der Detektor-Oberflächenzustände, was passiert mit Elektron außerhalb einer Metalloberfläche: Spiegelladung erklären, geht das auch im Halbleiter? Ja, Feldlinien nicht senkrecht  -> Komplett Bildladungszustände herleiten, wie stark sind die gebunden? (1.5 eV für n=1), Wie kann man die messen -> Inverse PES -> Wie funktioniert das? Abstand der Zustände? (n=1 12-15 Å, n=2 30 Å). Dispersion? -> Quadratische Dispersion parallel zur Oberfläche-Shockley Zustände, Welcher Energiebereich? -> Nähe Fermienergie, Wellfenfunktion skizzieren, Dispersion skizzieren, Was kann in Halbleitern an der Oberfläche passieren? -> Metallisch-3. Art Oberflächenzustände? -> Tamm states/Dangling Bonds -> lokalisiert, Dispersion? flach, da lokalisiert Oberflächenphysik Protokoll 3:- Wie kann ich eine frische Oberfläche bekommen? Cleaven, Spalten, er wollte vor allem auf Sputtern hinaus (mit was wird das gemacht? Wie kriege ich meine Oberfläche dann wieder glatt? -> Heizen, hilft aber nicht immer)- Wie kann ich meine Oberflächenstruktur bestimmen? STM (Nachteil: man sieht nur die Elektronendichte), AFM (wirklich atomare Auflösung ist sehr schwierig), LEED- Längeres Gespräch über LEED. Aufbau skizzieren, mit welcher Energie gehe ich so rein. Brauche ich weißes Licht oder kann ich alles nehmen? Ewaldkugel-Konstruktion erst mal für Bulk erklären, kurz Laue-Bedingung, Ewaldkugel für LEED (habe eher Gitterstäbe als Gitterpunkte). Laubschat hat dann ein reales Gitter aufgezeichnet, wie sieht das dann im LEED aus, was ändert sich wenn zB die Oberflächenatome paarweise zusammenrücken? Wie sieht das Bild aus, wenn die Oberflächenatome ein bisschen in z-Richtung verschoben sind (eines höher, eines tiefer) -> genauso. Wie unterscheiden? -> I(V)-LEED- allgemein mit LEED aber schwierig. Was noch? Rutherford Backscattering. Erklären mit was man reingeht, Channeling-Effekt, wie sieht das Spektrum aus? Da hab ich etwas geschwommen, geht mit Effektivität der Energieübertragung von Ion auf Kern ("wie beim Billard") und dann größere Energieverschiebung etc.- was passiert noch so an einer Oberfläche? Relaxation der obersten Schicht nach innen (zB ionische Bindung, kovalent) oder nach außen (Elektronen-Spillout bei Metallen). Was hat Spillout für eine Folge? Oberflächendipol. - Wie Oberflächendipol messen? Über Austrittsarbeit, geht thermisch, über E-Feld, Kelvinsonde. Formel für thermische Emission aufschreiben. - Wie Oberflächendipol beeinflussen? Effekt von Cs auf einer metallischen Oberfläche, was nehme ich in der Realität? Wird Cs eher Cluster bilden oder eher homogen? -> homogen, weil Coulomb- Was für Wachstumsmoden gibt es insgesamt? Extremfälle: Monolagen vs Tröpfchenbildung. Hab das mit Fachbegriffen auch nicht mehr gewusst, habe bildlich erläutert - Monolagen, wenn aufgebrachte Schicht gerne Bindungen mit dem Bulkmaterial macht, Tröpfchenbildung, wenn die aufgedampfte Substanz an sich selbst besser hängt als am Bulk. War okay so.- was für Zustände kann es nur an der Oberfläche geben? Shockley & Bildladungszustände kurz skizzieren. Wo unterscheiden die sich? (Shockley nahe Fermienergie, Bildladung nahe Vakuumkante und spielt deshalb selten eine Rolle, noch bisschen Aufenthaltswahrscheinlichkeit diskutieren)- Dispersion von Shockley & Tamm- Band narrowing, Folgen davon (core level shift). Wollte dann noch auf Bandmagnetismus an der Oberfläche raus, Stoner-Kriterium - wusste ich nicht mehr, war aber wohl nicht schlimm.- mal zwischendrin: Platin [100] ist kubisch, aber die Oberfläche hexagonal, warum? -> im Kubischen 12 nächste Nachbarn, an der Oberfläche weniger, durch hexagonale Anordnung wieder ähnlich viele Nachbarn wie im Bulk.