TY - GEN A1 - Richter, Matthias A1 - Friedrich, Daniel A1 - Schmeißer, Dieter T1 - Interlayer-exciton mediated three-hole-Auger-decay in the pi-band of highly oriented pyrolytic graphite T2 - Physica E N2 - Resonant photoemission spectroscopy(resPES) is used to probe the occupied pi- and unoccupied pi*-bands of carbon thin films with particular focus on the Auger decay. Highly Oriented Pyrolytic Graphite (HOPG) is studied at the C1s edge. We find strong resonant features at 285.5 eV and 292 eV in the resPES diagram. The normal two-hole Auger decay proceeds under constant kinetic energy (451)only in the sigma*-region. In the pi*-region, however, it proceeds under 67.5° in terms of a Ebind(w) diagram. We attribute this to a multiple Auger decay with a net three hole final state. For this novel decay process we propose a model.We discuss the long lifetime of the first resonant excitation and conclude that it arises from the strong excitonic character of the first resonant state. We use HOPG as a reference system and suggest that this novel process is a tool to identify interlayer–substrate interaction of the carbon layers involved. KW - resonant excitation KW - three hole Auger decay KW - X-ray photoelectron spectroscopy KW - HOPG Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.physe.2013.01.015 SN - 1386-9477 VL - Vol. 56 SP - 441 EP - 446 ER - TY - THES A1 - Michling, Marcel Frank T1 - Spektroskopische Untersuchungen an organischen Materialien und Metalloxiden N2 - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mit Synchrotron-basierenden, optischen und Elektronen-basierenden Methoden die elektronischen Eigenschaften zweier unterschiedlicher Materialklassen untersucht. Der Fokus lag dabei im besonderen auf der Bestimmung der Größe der Bandlücke/HOMO-LUMO-Lücke und ihre Abhängigkeit der verwendeten Methode. Die zwei unterschiedliche Materialklassen, welche untersucht wurden sind folgende: Erstens die organischen Systeme Cobalt-Phthalocyanin und Fulleren. An Ihnen wird der Einfluss der verwendeten Messmethoden aufgezeigt und die sich draus ergebenen HOMO- LUMO-Lücken (elektronisch, Volumen, Oberfläche, optisch) diskutiert. Es zeigt sich, dass die optische Methode (Ellipsometrie) generell den kleinsten Wert und die elektronischen Methoden (XPS, XAS) den größten Wert ergeben. Die Gründe dafür werden ausführlich diskutiert. Durch die Kombination von XPS- , XAS- und Ellipsometrie-Messungen war es möglich die Orientierung der aufgedampften CoPc-Moleküle auf den SiO2-Substrat zu bestimmen. Zweitens wurden die Metalloxide HfO2, Al2O3, In2O3 und Ga2O3 aufgrund ihrer großen technologischen Bedeutung untersucht. Mit Hilfe von ALD Zyklus-für-Zyklus Experimenten konnten die elektronischen Eigenschaften von HfO2 in Abhängigkeit der ALD- Zyklenzahl und das Wachstum von HfO2 in den ersten Zyklen studiert werden. Auf Basis der XPS- und EELS-Ergebnisse wurde ein Wachstumsmodell entwickelt. Es wird ebenfalls der Einfluss einer Dipolschicht an der Grenzfläche HfO2/SiO2 auf die Größe der Bandlücke in den EELS-Messungen diskutiert. Mittels resonanten Photoemission wurde ein neuer Auger-Mechanismus (3-Loch-Auger-Prozess) in den Oxiden gefunden. Dieser hat seine Ursache in Defekten. Defekte führen auch zu einer Fano-Anti-Resonanz, welche an der O1s-Absorptions-Kante beobachtet und diskutiert wird. KW - Spektroskopie KW - Organik KW - Metalloxide KW - Bandlücke KW - 3h-Auger Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29014 UR - http://opus.kobv.de/btu/volltexte/2013/2901/ ER - TY - THES A1 - Richter, Matthias T1 - Excitons and Polarons in resonant Auger decay processes N2 - In the framework of this thesis synchrotron radiation spectroscopy is applied to study the electronic structure of organic semiconductors, of Graphene, and of transition metal (TM) oxide water splitting catalysts (Co-PI) with emphasis on excitonic and polaronic effects. For a correct theoretical description of the electronic structure of these material classes electron-phonon and electron-electron coupling as well as polarization and excitonic effects have to be considered. Excitons and Polarons are localized in-gap states. They are known to affect the optical properties of the material. Their influence can also be revealed in the resonant Auger decay profile. Even in TM-oxides Polarons and Excitons are observed as a consequence of an oxygen 2p to TM3d charge transfer. Therefor, the following three material classes are chosen for the fundamental study of Excitons and Polarons in resonant Auger decay processes. First, the existence of localized polaronic and excitonic states is investigated for regioregular-Poly(3 hexylthiophene-2,5-diyl) (rr-P3HT) and Phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) used as a light absorber in organic solar cells. The existence of 2D-Polarons, singlet Exciton, and triplet Exciton is demonstrated for rr-P3HT whereas for PCBM only singlet Excitons are observed. Singlet Excitons show an influence on the resonant Auger decay by a combined spectator-participator (S+P) Auger decay in the π*-band. Second, for a more detailed study of the (S+P) decay Highly Ordered Pyrolytic Graphite (HOPG) is chosen. For Graphene as a single layer of HOPG without van der Waals force another combination of Auger decays can be observed: a double spectator Auger (S+S) and a double spectator Auger-Gain (S+S)* decay. Third, Co-PI (cobalt oxide compound) is investigated. It is a TM-oxide catalyst used for the oxygen evolution reaction in photo-electrochemical cells. Self-trapped Excitons formed by resonant core electron excitation into self-trapped hole states give rise to a combined Auger decay process (S+P). For all three novel Auger decay processes {(S+P), (S+S), and (S+S)*} a model is proposed. KW - Exciton KW - Polaron KW - X-Ray absorption spectroscopy (XAS) KW - resonant photoemission spectroscopy (resPES) KW - Auger decay Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29816 UR - http://opus.kobv.de/btu/volltexte/2014/2981/ ER - TY - GEN A1 - Haeberle, Jörg A1 - Richter, Matthias A1 - Galazka, Zbigniew A1 - Janowitz, Christoph A1 - Schmeißer, Dieter T1 - Resonant Photoemission at the O1s threshold to characterize In2O3 single crystals T2 - Thin Solid Films N2 - We report on spectroscopic investigations on In2O3 single crystals. We focus on the detailed analysis of the O1s resonance profile by resonant photoelectron spectroscopy. We analyze the electronic structure and assign the O2p to build the valence band and both, O2p and In5s5p states to contribute to the conduction band (CB). We determine the partial density of states for the valence and CBs and find a strong hybridization of O2p and In5s states. This is deduced from constant final state spectra on the O-KLL-Auger over the O K-edge and In M4,5-edge and a comparison to the corresponding X-ray absorption spectroscopy data.We also identify several types of defects. A broad band of oxygen derived defects is identified that extends throughout the gap. These are attributed to small polarons which cause an anti-resonance in the valence states around the O1s threshold. In addition, a separate Auger decay at resonance indicates the existence of localized charge transfer states which involves localized In5s5p states. KW - In2O3 KW - TCO KW - X-ray spectroscopy KW - Small polaron KW - Charge transfer Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.tsf.2013.03.036 SN - 0040-6090 SN - 1879-2731 VL - 2014 IS - 555 SP - 53 EP - 56 ER - TY - GEN A1 - Kramm, Ulrike Ingrid A1 - Herrmann-Geppert, Iris A1 - Fiechter, Sebastian A1 - Zehl, Gerald A1 - Zizak, Ivo A1 - Dorbandt, Iris A1 - Schmeißer, Dieter A1 - Bogdanoff, Peter T1 - Effect of iron carbide formation on the number of active sites in Fe-N-C catalysts for the oxygen reduction reaction in acidic media T2 - Journals of materials chemistry A KW - Oxygen reduction reaction (ORR) KW - Fe-N-C catalyst KW - acidic media KW - high-temperature X-ray diffraction (HT-XRD) KW - thermogravimetry coupled with mass-spectroscopy (TG-MS) Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1039/c3ta13821f SN - 2050-7488 SN - 2050-7496 IS - 8 SP - 2663 EP - 2670 ER - TY - GEN A1 - Kramm, Ulrike Ingrid A1 - Lefèvre, Michel A1 - Larouche, Nicholas A1 - Schmeißer, Dieter A1 - Dodelet, Jean-Pol T1 - Correlations between Mass Activity and Physicochemical Properties of Fe/N/C Catalysts for the ORR in PEM Fuel Cell via 57 Fe Mössbauer Spectroscopy and Other Techniques T2 - Journal of the American Chemica Society N2 - The aim of this work is to clarify the origin of the enhanced PEM-FC performance of catalysts prepared by the procedures described in Science 2009, 324, 71 and Nat. Commun. 2011, 2, 416. Catalysts were characterized after a first heat treatment in argon at 1050 °C (Ar) and a second heat treatment in ammonia at 950 °C (Ar + NH3). For the NC catalysts a variation of the nitrogen precursor was also implemented. 57Fe Mössbauer spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, neutron activation analysis, and N2 sorption measurements were used to characterize all catalysts. The results were correlated to the mass activity of these catalysts measured at 0.8 V in H2/O2 PEM-FC. It was found that all catalysts contain the same FeN4-like species already found in INRS Standard (Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 11673). Among all FeN4-like species, only D1 sites, assigned to FeN4/C, and D3, assigned to N-FeN2+2 /C sites, were active for the oxygen reduction reaction (ORR). The difference between INRS Standard and the new catalysts is simply that there are many more D1 and D3 sites available in the new catalysts. All (Ar + NH3)-type catalysts have a much larger porosity than Ar-type catalysts, while the maximum number of their active sites is only slightly larger after a second heat treatment in NH3. The large difference in activity between the Ar-type catalysts and the Ar + NH3 ones stems from the availability of the sites to perform ORR, as many sites of the Ar-type catalysts are secluded in the material, while they are available at the surface of the Ar + NH3-type catalysts. KW - Fe-N-C catalyst KW - 57 Fe Mössbauer Spectroscopy KW - X-ray photo-electron spectroscopy KW - neutron activation analysis KW - nitrogen sorption measurements KW - oxygen reduction reaction (ORR) KW - PEM Fuel Cell Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1021/ja410076f SN - 0002-7863 SN - 1520-5126 VL - 136 IS - 3 SP - 978 EP - 985 ER - TY - THES A1 - Gerlich, Lukas T1 - In situ ARXPS Charakterisierung von tantalbasierten Barriereschichten N2 - Als eine Folge der Miniaturisierung aller integrierten elektrischen Bauteile wird der spezifische Widerstand der TaN/Ta Doppelsperrschichten ein zunehmend wichtiger Parameter für die Schaltgeschwindigkeit beim 32 nm Technologieknoten. In Rahmen dieser Arbeit wird die Optimierung der Abscheidung von TaN/Ta Stapeln durchgeführt, mit dem Ziel die Tantalnitridschichtdicke zu minimieren und das Tantal in der leitfähigeren alpha-Phase wachsen zu lassen. Im ersten Teil der Studie wurde in situ ARXPS verwendet, um das Wachstum von verschiedenen Tantalnitridschichten auf SiO2 und SiCOH in Abhängigkeit der Abscheidezeit, des Stickstoffflusses und der Abscheideleistung zu untersuchen. Im zweiten Teil wurde die kristalline Phase 20 nm dicken Tantal Schichten abgeschieden auf verschiedenen Tantalnitridschichten, die in der Wachstumsstudie vorgestellt worden sind, untersucht. Die wichtigsten Erkenntnisse sind das Auftreten von Tantalkarbid und Tantalsilizid als Zwischenschichtverbindungen bei der Abscheidung auf SiCOH und nur Tantalsilizid für die Abscheidung auf SiO2. Demzufolge wächst alpha-Tantal vorzugsweise auf Tantalkarbid und stickstoffreichen Zwischenschichten, während Silizid an der Schnittstelle das Wachstum von beta-Tantal fördert. Um die Ergebnisse zu überprüfen, wurden zwei weitere Modifikationen des Interfaces untersucht. So wurde eine kleinere Bias-Leistung für eine Abscheidung von Tantalnitrid auf SiO2 benutzt, um die Rolle des Tantalsilizids zu bestätigen. Außerdem wurde eine thermische Behandlung einer dünnen Tantalschicht auf SiCOH durchgeführt, um die Rolle des Tantalkarbids zu bestätigen. Schließlich ergab die Kontaktwiderstandsmessung in Viaketten auf strukturierten Wafern für vier ausgewählte Prozesse tendenziell den gleichen Verlauf wie die Schichtwiderstandsergebnisse der entsprechenden Barrierenaufbauten der Experimente auf blanken Testwafern. KW - Photoelektronenspektroskopie KW - Tantal KW - ARXPS KW - Barriere KW - Interface Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28485 UR - http://opus.kobv.de/btu/volltexte/2013/2848/ ER - TY - GEN A1 - Adelmann, Christoph A1 - Schram, Tom A1 - Chew, Soon Aik A1 - Woicik, J. C. A1 - Brizzi, Simone A1 - Tallarida, Massimo A1 - Schmeißer, Dieter A1 - Horiguchi, Naoto A1 - Elshocht, Sven van A1 - Ragnarsson, Lars-Åke T1 - On the scalability of doped hafnia thin films T2 - Applied Physics Letters N2 - The scaling behavior of Gd- and Al-doped HfO2 films as gate dielectrics in metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors was studied. For equivalent oxide thicknesses (EOTs) in the range of 10 Å, crystallized Gd:HfO2 showed higher leakage current densities than crystallized Al:HfO2, with undoped HfO2 in between. Ultimately, the scalability of Al:HfO2 was limited by the ability to crystallize the films at a given thermal budget. As a result, for post-deposition annealing at 800 °C, the EOT of Al:HfO2 based MOS capacitors was limited to ∼8 Å. However, for such an EOT, leakage current densities were reduced by about 100× with respect to HfO2. This demonstrates the high potential of Al:HfO2 for low-standby-power MOS devices. KW - scalability KW - hafnia thin films KW - Al:HfO2 KW - Gd:HfO2 KW - EXAFS KW - equivalent oxide thickness (EOT) KW - leakage current KW - X-ray absorption spectroscopy (XAS) Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1063/1.4870075 SN - 0003-6951 SN - 1077-3118 IS - 104 SP - 122906-1 EP - 122906-4 ER - TY - CHAP A1 - Henkel, Karsten A1 - Tallarida, Massimo A1 - Haeberle, Jörg A1 - Gargouri, Hassan A1 - Naumann, Franziska A1 - Gruska, Bernd A1 - Arens, Michael A1 - Schmeißer, Dieter ED - Glück, Bernhard K. ED - Schmidt, Sindy ED - Stein, Erhard ED - Raschke, Jörg-Uwe ED - Richter, Hans T1 - PE-ALD-Al2O3-Schichten für die Passivierung von Solarzellen T2 - Tagungsband Photovoltaik-Meeting: Anwendungen-Qualität-Perspektiven, Senftenberg, 16.04.2014 N2 - Dünne Al2O3-Schichten wurden bei Substrattemperaturen zwischen Raumtemperatur und 200°C mittels PE-ALD auf Si-Substraten abgeschieden und ellipsometrisch, spektroskopisch und elektrisch charakterisiert. Ihr Potenzial für die chemische und Feldeffektpassivierung der Oberflächenrekombination wird bewertet. KW - Al2O3 KW - Atomlagenabscheidung (ALD) KW - Passivierung KW - PE-ALD KW - negative fixe Oxidladungen Y1 - 2014 SP - 7 EP - 14 PB - Cottbus-Senftenberg CY - BTU ER - TY - GEN A1 - Mandal, Dipankar A1 - Henkel, Karsten A1 - Schmeißer, Dieter T1 - Improved performance of a polymer nanogenerator based on silver nanoparticles doped electrospun P(VDF–HFP) nanofibers T2 - Physical Chemistry Chemical Physics N2 - We report on the electrospinning of poly(vinylidene fluoride–hexafluoropropylene) [P(VDF–HFP)] nanofibers doped with silver nanoparticles for the preparation of a polymer based nanogenerator (PNG). It has been found that the yield of the piezoelectric phase is increased by the addition of silver nanoparticles. Furthermore, defects in the P(VDF–HFP) electrospun fibers are removed resulting in a significant enhancement in the output power of the PNG. A maximum generated PNG output voltage of 3 V with a current density of 0.9 μA cm−2 is achieved. KW - piezoelectric thin polymer film KW - FTIR KW - nanogenerator KW - PVDF KW - P(VDF-HFP) KW - nanofibers Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1039/C3CP55238A SN - 1463-9084 SN - 1463-9076 VL - 2014 IS - 16 SP - 10403 EP - 10407 ER -