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Beschreibung der "epitaxial" hergestellten Filme
"Epitaxy" bedeutet soviel wie "Anordnung auf" und beschreibt das Phänomen des orientierten Wachstums einer kristallinen Schicht auf einer anderen Substanz. Man unterscheidet hetero- und auto-epitaxy, je nachdem die beiden Substanzen Schicht und Substrat gleich oder verschieden sind.
In diesem Sinne sind die hier genannten Standardfilme auf amorphen Trägern wie z.B. Siliziumwafer oder Glas keine Epitaxie-Substrate. Das bedeutet aber nicht, von der anderen Seite betrachtet, dass diese Filme nicht auch eine ausgezeichnete (d.h. überwiegende) Orientierung der Kristallebenen haben können. Die epitaxial hergestellten Schichten haben aber gegenüber den vorgenannten eine sehr viel größere laterale Ausdehnung der Kristallite (im Mittel etwa 100 mal so groß).
Die hier gezeigten epitaxial hergestellten Gold- und Silberfilme auf Glimmer sind mit optimierten Parametern hergestellt. Es wurde dabei auf eine geringe Rauhigkeit, lateral große Körner und saubere, ausgeprägte Plateaus geachtet.
Die Standard-Gold-Glimmer-111-Filme
REM-Aufnahme einer 300nm dicken (111)-Goldbeschichtung auf Glimmer (ca. 10x8µm2)
Im Rasterelektronenmikroskop (REM) sind deutlich mehrere mikrometergroße (111)-Monokristallite zu sehen. Die Nanostrukturen wie z.B. die Plateaus zeigen sich erst bei höherer Auflösung.
Bild oben: REM-Aufnahme einer 300nm dicken (111)-Goldbeschichtung auf Glimmer (ca. 35x20µm2). Facettenartige, gleichseitige Dreieckstruktur.
Bild oben: AFM-Aufnahme einer 300nm dicken (111)-Goldbeschichtung auf Glimmer (ca. 0,5x0,5µm2). Terassenartige Strukturen (Plateaus) mit einer Höhe von meistens nur wenigen Goldatomen bis zu monoatomaren Plateaus.
Bild oben: AFM-Aufnahme einer 300nm dicken (111)-Goldbeschichtung auf Glimmer (ca. 28x28µm2). Auch hier wieder die facettenartigen, gleichseitigen Dreiecke, die je nach Lage der Kristallkörner in der Bildebene um beliebige Winkel gedreht sind.
AFM Aufnahme einer 300nm dicken Standard-(111)-Goldschicht
Die in den Bildern oben zu sehenden facettenartigen Strukturen stellen sich in dieser Auflösung als bevorzugte Ansammlung von geradlinigen Plateauränder entlang von Linien die im 60° (120°) Winkel zueinander stehen dar.
Die Plateaus machen eine grobe Messung der 111-Gitterkonstante von Gold (oder Silber) möglich. Siehe unten. Mit atomar auflösenden Methoden wie z.B. STM kann man in der Regel auch die rekonstruierte, letzte Atomlage der Goldoberfläche im Fischgrätenmuster sehen (siehe ....).
Das Histogramm rechts zeigt die häufigsten Höhen bezüglich einer willkürlichen Nulllinie. Sie liegen hier bei 16 Å und bei etwa 18,5 Å. Die Differenz entspricht etwa dem Literaturwert von 2,8 Å. Vergleiche unter: https://www.webelements.com/gold/crystal_structure_pdb.html
Eine weitere Untersuchung der (111)-Struktur zeigt das Foto oben. Man sieht die auf den Bildschirm einer LEED*-Apparatur (IFG / KIT) gestreuten langsamen Elektronen. Deutlich im Vordergrund sind die Hauptreflexe der (111)- Struktur der Goldoberfläche.
LEED= Low Energy Electron Diffraktion
