Publikation: Scanning Tunneling Microscopy and Photoelectron Tunneling on Cesium
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Zusammenfassung
This work focuses on the extraordinary low temperature system 'liquid helium on cesium'. This system forms a unique playground for physicists throughout the world, aiming to investigate the physics of both static and dynamic wetting phenomena, such as first order wetting transitions, prewetting, contact line pinning, and contact angle hysteresis. These various possibilities and the system's inherent properties such as chemical purity and the simplicity of the adsorbent, make adsorbed helium on cesium an ideal model system for the physics of wetting in general.
However, there are a few unknown parameters complicating this system remarkably. One of them is the surface roughness of low temperature quench-condensed cesium films, which turned out to hugely influence the wetting properties of the system. For this purpose, scanning tunneling microscopy investigations of cesium films were conducted, leading to a deeper understanding of the growth of low temperature quench condensed cesium.
Furthermore, up to now little is known on the 'non-wetting' helium thin film existing below the wetting temperature. For its investigation, tunneling of photoemitted electrons was already used as a probe. However, the mechanism of electron tunneling and electron backscattering by gas atoms was not understood in detail, leading to a broad spectrum of interpretation possibilities for the obtained photoelectron measurements. Therefore, a complete theoretical description of these phenomena is presented for the very first time. Experimental observations of both gas backscattering and electron tunneling obtained within this thesis are in very good accordance with the developed theory.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem aussergewöhnlichen Tieftemperatursystem 'flüssiges Helium auf Cäsium'. Dieses System stellt ein Untersuchungsgebiet für unzählige Wissenschaftler auf der ganzen Welt dar, die die Physik von sowohl statischen als auch dynamischen Benetzungsphänomenen, wie Benetzungsübergänge erster Ordnung, Prewetting, Pinning der Kontaktlinie und Kontaktwinkelhysterese, untersuchen möchten. Diese Vielzahl von Möglichkeiten und die dem System zu Grunde liegenden Eigenschaften wie seine chemische Reinheit und die gute theoretische Handhabbarkeit des Adsorbats, machen das System 'Helium auf Cäsium' zu einem idealen Modellsystem.
Abgesehen von diesen herausragenden Eigenschaften besitzt das System 'Helium auf Cäsium' auch einige unbekannte Parameter, die Untersuchungen der oben genannten Phänomene wesentlich erschweren. Eine von diesen Eigenschaften ist die Oberflächenrauhigkeit von abschreckend kondensierten Cäsiumfilmen, welche, so wie sich herausgestellt hat, einen sehr großen Einfluss auf die Benetzungseigenschaften besitzt. Aus diesem Grund wurde innerhalb dieser Arbeit ein Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop entwickelt, welches zu einem tieferen Verständnis des Aufwachsens von abschreckend kondensierten Cäsiumfilmen geführt hat.
Des weiteren ist nur wenig über den nicht-benetzenden Heliumfilm unterhalb der Benetzungstemperatur bekannt. Für die Untersuchung des Selbigen wurde schon in der Vergangenheit das Tunneln von Photoelektronen durch adsorbierte Heliumfilme ausgenutzt. Allerdings war bis dato der Mechanismus des Elektron Tunnelns durch einen Heliumfilm als auch das Rückstreuen von Elektronen durch vorhandene Gasatome nicht bis ins Detail verstanden, was zu einen breiten Interpretationsspielraum der experimentellen Daten führte. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit erstmalig eine genaue theoretische Beschreibung der beiden genannten Prozesse dargestellt. Experimente, die während dieser Arbeit durchgeführt wurden, stehen in guter Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen.
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ISO 690
ZECH, Martin, 2007. Scanning Tunneling Microscopy and Photoelectron Tunneling on Cesium [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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