TY - GEN A1 - Schmeißer, Dieter A1 - Haeberle, Jörg T1 - Intrinsic localized gap states in IGZO and its parent single crystalline TCOs T2 - Thin Solid Films N2 - We report on the X-ray absorption data for Indium–Gallium–Zink–Oxide thin films, amorphous ZnO films, amorphous SnOx films, and single crystalline In2O3, Ga2O3, ZnO, and SnO2 data. These absorption data probe the empty conduction band states explicitly. Also they allow for an elemental assignment using resonant excitation to derive the contributions of each metal ion. We find that the lowest states appear right at the Fermi energy and result from configuration interaction induced charge transfer states which we consider as intrinsic gap states. KW - Transparent conducting oxide KW - X-ray photoelectron spectroscopy KW - Resonant photoemission spectroscopy KW - X-ray absorption spectroscopy KW - Electronic band structure KW - Intrinsic localized gap states Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.tsf.2016.02.010 SN - 0040-6090 SN - 1879-2731 IS - 603 SP - 206 EP - 211 ER - TY - GEN A1 - Haeberle, Jörg A1 - Machulik, Stephan A1 - Janowitz, Christoph A1 - Manzke, Recardo A1 - Gaspar, Diana A1 - Barquinha, Pedro A1 - Schmeißer, Dieter T1 - Gap states in the electronic structure of SnO2 single crystals and amorphous SnOxthin films T2 - Journal of Applied Physics N2 - The electronic structure of a SnO2 single crystal is determined by employing resonant photoelectron spectroscopy. We determine the core level, valence band, and X-ray absorption (XAS) data and compare these with those of amorphous SnOx thin films. We find similar properties concerning the data of the core levels, the valence band features, and the absorption data at the O1s edge. We find strong signals arising from intrinsic in-gap states and discuss their origin in terms of polaronic and charge-transfer defects. We deduce from the XAS data recorded at the Sn3d edge that the Sn4d10 ground state has contributions of 4d9 and 4d8 states due to configuration interaction. We identify localized electronic states depending on the strength of the 4d-5s5p interaction and of the O2p-to-Sn4d charge-transfer processes, both appear separated from the extended band-like states of the conduction band. For the amorphous SnOx thin films, significant differences are found only in the absorption data at the Sn3d-edge due to a stronger localization of the in-gap states. KW - SnO2 KW - electronic structure KW - gap states KW - resonant photoelectron spectroscopy (resPES) Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1063/1.4962313 SN - 0021-8979 SN - 1089-7550 VL - 120 IS - 10 SP - 105101-1 EP - 105101-13 ER - TY - GEN A1 - Garain, Samiran A1 - Barman, Koushik A1 - Sinha, Tridib Kumar A1 - Jasimuddin, Sk A1 - Haeberle, Jörg A1 - Henkel, Karsten A1 - Schmeißer, Dieter A1 - Mandal, Dipankar T1 - Cerium(III) Complex Modified Gold Electrode: An Efficient Electrocatalyst for the Oxygen Evolution Reaction T2 - ACS Applied Materials and Interfaces N2 - Exploring efficient and inexpensive electrocatalysts for the oxidation of water is of great importance for various electrochemical energy storage and conversion technologies. In the present study, a new water-soluble [Ce III(DMF) (HSO4)3] complex was synthesized and characterized by UV−vis, photoluminescence, and high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy techniques. Owing to classic 5d →4f transitions, an intense photoluminescence in the UV region was observed from the water-soluble [CeIII(DMF (HSO4)3] complex. A stacking electrode was designed where self-assembled L-cysteine monolayer modified gold was immobilized with the synthesized cerium complex and was characterized by scanning electron microscopy, electrochemical impedance spectroscopy, and cyclic voltam-metry. The resulting electrode, i.e., [CeIII(DMF)(HSO4)3]−L-cysteine-Au stacks shows high electrocatalytic water oxidation behavior at an overpotential of η ≈0.34 V under neutral pH conditions. We also demonstrated a way where the overpotential is possible to decrease upon irradiation of UV light. KW - water oxidation KW - electrocatalyst KW - photoelectrocatalyst KW - photoluminescence KW - Ce(III)-complex KW - L-cysteine KW - gold electrode Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1021/acsami.6b05236 SN - 1944-8244 SN - 1944-8252 VL - 8 IS - 33 SP - 21294 EP - 21301 ER - TY - GEN A1 - Haeberle, Jörg A1 - Brizzi, Simone A1 - Gaspar, Diana A1 - Barquinha, Pedro A1 - Galazka, Zbigniew A1 - Schulz, Detlev A1 - Schmeißer, Dieter T1 - A spectroscopic comparison of IGZO thin film and the parent In2O3, Ga2O3, and ZnO single crystals T2 - Materials Research Express N2 - We use resonant photoelectron spectroscopy at the Zn 2p, Ga 2p, In 3d, and O 1s absorption edges to report on the electronic properties of indium–gallium–zinc-oxide thin films. We also compare the data with the respective data of the corresponding single crystals In2O3, Ga2O3, and ZnO. We focus on the elemental composition and, in particular, find no evidence for oxygen deficiency. The In, Ga, and Zn absorption data at resonance can be used to analyze the conduction band states in detail. We deduce that a configuration interaction between d10s0 and d9s1states is of importance. We provided a novel mechanism in which configuration interaction induced gap states create both, extended unoccupied states around E F as well as localized occupied states within the gap. KW - transparent conducting oxides (TCO) KW - resonant photoelectron spectroscopy KW - in-gapdefect states Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1088/2053-1591/3/10/106302 SN - 2053-1591 VL - 3 IS - 10 SP - 106302-1 EP - 106302-17 ER - TY - THES A1 - Haeberle, Jörg T1 - Transparente leitfähige Metalloxideinkristalle und amorphe oxidische Dünnschichtsysteme - Eine photoelektronenspektroskopische Vergleichsstudie N2 - Die Materialklasse der transparenten leitenden Metalloxide (engl. transparent conducting oxides (TCO)) und amorphen oxidischen Dünnschichtsysteme (engl. amorphous oxidic semiconductors (AOS)) sind überaus faszinierend, da sie gegensätzliche physikalische Eigenschaften, wie Transparenz und hohe Leitfähigkeit in sich vereinen. Die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen sind immer noch unklar und werden in dieser Dissertation beleuchtet. Dazu wurde die resonante Photoelektronenspektroskopie (resPES)gewählt, da sie sich in den letzten Jahren als vielseitiges Werkzeug für die detaillierte Untersuchung der elektronischen Struktur und der Identifikation von Defekten ausgezeichnet hat. Im Rahmen dieser Arbeit ergab sie die einmalige Möglichkeit, sowohl hoch qualitative TCO-Einkristalle (ZnO, Ga2O3, In2O3 und SnO2) als auch amorphe oxidische Dünnschichtsysteme (GIZO und SnOx) photeelektronenspektroskopisch zu untersuchen und zu vergleichen. Somit wird gezeigt, dass die elektronische Struktur der Materialklasse der TCO und ihrer korrespondierenden AOS mehr Gemeinsamkeiten aufweisen, als bisher erwartet wurde. Es zeigt sich, dass die Bandlücke, im eigentlichen Sinne, in der Materialklasse der TCO und AOS nicht existiert. Lokalisierte Zustände füllen den gesamten Bereich dieser Bandlücke aus und reichen zum Teil in das Valenzband (VB) und Leitungsband (CB) hinein. Dies führt dazu, dass es keine, wie bisher gedacht, scharfen Grenzen zwischen lokalisierten und delokalisierten Zuständen gibt. Um dies zu verdeutlichen wird ein neuartiges Modell eingeführt, das aufzeigt, dass die Wechselwirkung von metallischen d- und s-Niveaus in einer Öffnung der d-Schale resultiert. Durch Charge-Transfer (CT)-Mechanismen und weitere Hybridisierung mit metallischen unbesetzten p-Zuständen folgt eine stärkere Lokalisierung. Die Diskussion wird begonnen mit der Klärung der Elementeverhältnisse der untersuchten Materialsysteme. Darauf folgt die Charakterisierung von intrinsischen Defekten und ihren Beiträgen auf die elektronische Struktur. Abschließend werden die elektronischen Strukturen der AOS mit denen der korrespondierenden TCO verglichen. KW - Dünnschichtsysteme KW - Experimentelle partielle Zustandsdichte KW - Intrinsische Bandlückenzustände KW - Metalloxide KW - resonate Photoelktronenspektroskopie (resPES) Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40356 UR - https://opus4.kobv.de/opus4-btu/frontdoor/index/index/docId/4035 ER -