4 results on '"Kolpatzeck, Kira"'
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2. Supplemental Material to: Paradoxical effects for a one-dimensional periodic potential embedded in a two-dimensional system
- Author
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Kolpatzeck, Kira, Brendel, Lothar, Möller, Rolf, Robles, Roberto, Lorente, Nicolás, Kolpatzeck, Kira, Brendel, Lothar, Möller, Rolf, Robles, Roberto, and Lorente, Nicolás
- Abstract
The supplementary material provides the description how to calculate the interference pattern, caused by the interaction with a line defect, like a step edge, for electronic states of a nearly free electron system embedded in a weak 1D potential.
- Published
- 2023
3. Paradoxical effects for a one-dimensional periodic potential embedded in a two-dimensional system
- Author
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German Research Foundation, Agencia Estatal de Investigación (España), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), European Commission, Kolpatzeck, Kira, Brendel, Lothar, Möller, Rolf, Robles, Roberto, Lorente, Nicolás, German Research Foundation, Agencia Estatal de Investigación (España), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), European Commission, Kolpatzeck, Kira, Brendel, Lothar, Möller, Rolf, Robles, Roberto, and Lorente, Nicolás
- Abstract
The electronic state at the interface between the Ag(111) surface and NaCl island has been studied. Due to the lattice mismatch, islands of NaCl grow on Ag(111) with various moiré patterns which lead to a weak periodic one-dimensional (1D) potential for the electronic state. In contrast to the well-known situation for a purely 1D system, the ideal two-dimensional system should cause a modulation of the local electronic density for energies only below and not above the mini band gap corresponding to the periodic potential. However, the experimental observation by scanning tunneling microscopy and spectroscopy of states reveals such a modulation also in the forbidden range of energy. Since the particular system allows us to disentangle the effects of local scattering and those caused by the periodic potential, it could be revealed that the loss of coherence and the mechanism of the detection by the STM are responsible for the experimentally observed modulation, which should be suppressed in the case of an ideal system.
- Published
- 2023
4. Investigation of nanoscopic 1D-surface structures and their interface states by scanning tunneling microscopy and spectroscopy
- Author
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Kolpatzeck, Kira, Möller, Rolf, and Möller, Rolf (Akademische Betreuung)
- Subjects
Cu(111) ,Rastertunnelmikroskopie ,Kupfer ,Grenzflächenzustand ,Ag(111) ,Physik (inkl. Astronomie) ,Oberflächenzustand ,Natriumchlorid ,Silber ,Oberflächenphysik ,Verspannungsgitter ,NaCl ,Rastertunnelmikroskopie -- Rastertunnelmikroskop -- Oberflächenphysik -- Grenzflächenphysik -- Oberflächenzustand -- Grenzflächenzustand -- Moiré-Streifen -- Verspannungsgitter -- Metalloberfläche -- Natriumchlorid -- Silber -- Kupfer -- Gold -- NaCl -- Ag(111) -- Cu(111) -- Au(110) ,Grenzflächenphysik ,Metalloberfläche ,ddc:530 ,Fakultät für Physik » Experimentalphysik ,Moiré-Streifen ,Gold ,ddc:500 ,Au(110) ,Rastertunnelmikroskop - Abstract
In der vorliegenden Arbeit werden die Struktur sowie die elektronischen Eigenschaften ultradünner isolierender Adsorptionsschichten auf metallischen Substraten unter Verwendung eines Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskops untersucht. Beträgt die Bedeckung im Mittel weniger als eine Monolage, bildet Natriumchlorid (NaCl) auf den (111)-Oberflächen von Silber (Ag) und Kupfer (Cu) (100)-orientierte, doppellagige Inseln aus. Abhängig von Größe und Orientierung der Inseln führt die Gitterfehlanpassung der zwei Kristallstrukturen dabei zur Entstehung eines eindimensionalen (1D) Verspannungsgitters, das in der Topografie als Streifenmuster in Erscheinung tritt. Durch die Wechselwirkung zwischen der NaCl-Schicht und dem Substrat verschiebt sich dessen Shockley-Oberflächenzustand als Grenzflächenzustand zu höherer Energie. Die Elektronen in diesem Zustand verhalten sich dabei wie ein quasifreies zweidimensionales Elektronengas (2DEG). Zur Beschreibung der lokalen Oberflächenzustandsdichte (LDOS ) müssen zwei voneinander unabhängige Phänomene berücksichtigt werden. Zum einen können die Elektronenwellen an Defekten auf der Oberfläche reflektiert werden, wobei die Energie der Elektronen die Periodizität der resultierenden Modulation der LDOS vorgibt. Liegt, wie im Falle des Verspannungsgitters, zusätzlich ein periodisches Potential vor, werden die Elektronen durch Bloch-Wellen beschrieben, die mit der Periodizität des Streifenmusters moduliert sind. In einem reinen 1D-System erwartet man die Öffnung von Bandlücken an den Rändern der Brillouin-Zonen und eine starke Modulation der LDOS in der Nähe der Bandlücken. Im zweidimensionalen Fall müssen beide Komponenten des Wellenvektors in die Berechnung der Modulationsamplitude miteinbezogen werden. Wird weiterhin der exponentielle Abfall der Wellenfunktionen ins Vakuum und eine eingeschränkte Phasenkohärenz berücksichtigt, ergibt sich die Amplitude als diffizile Funktion der Energie. Beide Periodizitäten sind in der Messung unabhängig voneinander zu beobachten. Wird NaCl auf Au(110) evaporiert, führt dies zur Bildung von Inseln unterschiedlicher Höhe, wobei die ersten beiden Monolagen eine (1x4)-Überstruktur zeigen, die senkrecht zur (1x2)-missing-row Rekonstruktion der Au(110)-Oberfläche steht. Löcher, die aus dem unvollständigen Inselwachstum resultieren, sowie die dritte NaCl-Monolage zeigen die wohlbekannte rechtwinklige Geometrie von NaCl. Das zur Erklärung aufgestellte Wachstumsmodell lässt sich durch die Dichte-Funktional-Theorie (DFT) verifizieren, wobei die Berechnungen darauf schließen lassen, dass das Salz initial in Monolagen aufwächst und anschließend die Bildung der Doppellage beginnt. Dabei ordnen sich die Chloridionen auf und die Natriumionen zwischen den Goldatomen der unrekonstruierten Au(110)-Oberfläche an., In this work the structural and electronic properties of ultrathin sodium chloride (NaCl) films on metallic substrates are investigated using a low-temperature scanning tunneling microscope. At submonolayer coverage, NaCl forms nearly rectangular double-layer islands with (100) orientation on the (111) surfaces of silver (Ag) and copper (Cu). Depending on the size and orientation of the islands, the lattice mismatch of the two different crystal structures leads to a dislocation network at the interface, which manifests itself in parallel-stripe patterns in the topographic image of the surface. The interaction between the NaCl and the metallic substrate leads to the transformation of the well-known free electron-like surface state of Ag(111) and Cu(111) into an interface state shifted to higher energies. The electrons in this electronic state can be described as a nearly-free two-dimensional electron gas (2DEG). For a complete theoretical description of the local density of states (LDOS ) on the modulated NaCl-surfaces, two different and independent phenomena must be considered. If the system is disturbed by a defect, electron waves can be reflected, and the spatially coherent superposition of the incoming and the reflected wave causes a modulation of the LDOS , whose periodicity only depends on the energy and wavelength of the electrons. If there is an additional periodic potential, e.g. the above-mentioned dislocation network, the electron waves are now given by Bloch waves leading to a second periodicity, which is given by the period of the stripe pattern. For a pure one-dimensional (1D) system the opening of bandgaps at the Brillouin zone boundaries is predicted. The related modulation of the LDOS is strongest near the band gap, both below and above the gap. In order to calculate the modulation amplitude for a two-dimensional (2D) electron system, both components of the wavevector must be considered. Including the exponential decay of the wavefunctions into the vacuum and a limited phase coherence, the modulation amplitude becomes a difficile function of energy. In the measured LDOS both kinds of periodicities are distinguishable. Evaporating NaCl on Au(110) leads to the growth of islands of different heights. The first two monolayers are showing a (1x4) superstructure perpendicular to the missing-row reconstruction of the Au(110) surface. Holes of incomplete growth as well as the third NaCl layer exhibit the well-known rectangular edge geometry. The observed superstructure can be explained by a structural model, which is verified by density-functional theory (DFT). These calculations imply an initial monolayer growth of NaCl with the chloride ions on top and the sodium ions between the gold atoms on an unreconstructed Au(110) surface.
- Published
- 2023
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