Deposition massenselektierter Aluminiumcluster

Abstract

Die Deposition massenselektierter Cluster auf Oberflächen ist eine faszinierende neue Methode zur Herstellung von Nanostrukturen. Die Cluster werden in der Gasphase in ihrer Gleichgewichtsstruktur erzeugt, massenselektiert und auf einem Substrat deponiert. Die Größe der Cluster, d.h. die Anzahl der Atome im Cluster kann dabei exakt ausgewählt werden. Dadurch ist es möglich, monodisperse Nanostrukturen auf einer Oberfläche zu erzeugen. In dieser Arbeit wurde der Aufbau eines Experiments zur Clusterdeposition beschrieben und das System: Aluminiumcluster auf Graphit untersucht. Eine Clusterquelle (HiFI PACIS) wurde derart optimiert, dass ein Clusterionenstrahl extrahiert werden konnte, der die Anforderungen eines Depositionsexperiments quantitativ und qualitativ erfüllt: Die Intensität der Cluster beträgt für Al_1, Al_22 und Al_70 mehr als 10^12 Atome pro Sekunde, dabei ist die Verbreiterung der kinetischen Energie der Cluster so gering, dass diese auf so kleine Geschwindigkeiten abgebremst werden können, um sie zerstörungsfrei zu deponieren - 'soft landing'. Anschließend wurde die Deposition von Aluminiumclustern (Al_70) auf Graphit bei kinetischen Energien von 10 eV, 40 eV und 80 eV untersucht. Dabei gelang es, die Cluster so weich zu landen, dass diese mobil auf der Graphit - Oberfläche vorlagen und bei Temperaturerhöhung (400^o C) an die Stufenkanten der Oberfläche diffundiert sind (E = 10 eV). Die Depositionen bei 40 eV und 80 eV hatten in jedem Fall eine Bindung der Cluster auf der Oberfläche zur Folge. Die Cluster lagen dann als einzelne, voneinander getrennte, immobile Nanostrukturen vor.