Hamburg 2001 – scientific programme
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HL: Halbleiterphysik
HL 11: Kohlenstoff / Diamant
HL 11.5: Talk
Monday, March 26, 2001, 16:30–16:45, S17
Wasserstoffbedeckung und Oberflächenleitfähigkeit von Diamant - ein klarer Zusammenhang — •B.F. Mantel, M. Stammler, J. Ristein und L. Ley — Institut für Technische Physik 2, Universität Erlangen-Nürnberg, Erwin-Rommel-Str. 1, D-91058 Erlangen
Um die Rolle des Wasserstoffs und anderer Adsorbate bei der Oberflächenleitfähigkeit von Diamant aufzuklären, wurde oberflächenempfindliche IR-Spektroskopie mit Leitfähigkeitsmessungen kombiniert. Die Probentemperatur wurde dabei zwischen Raumtemperatur und 400∘C eingestellt. Dank ihrer hohen Auflösung zeigen die IR-Spektren einer Diamant-(100)-Oberfläche im Bereich der C-H-Streckschwingungen drei Absorptionslinien, von denen zwei (bei 2921 und 2854 cm−1), die einer CH2-Konfiguration zugeordnet werden, bei einer Anlaßtemperatur von 190∘C verschwinden. Die Komponente bei 2897 cm−1 ist dagegen bis 230∘C stabil und wird mit der C2H2-Monohydridabsättigung assoziiert. Die Leitfähigkeit kann, ausgehend von 1·10−5 Ω−1 bei Raumtemperatur, durch Anlassen an Luft bis zu 200∘C reversibel um bis zu fünf Größenordnungen reduziert werden. Bei 230∘C verschwindet die Oberflächenleitfähigkeit jedoch unwiederbringlich und ist damit klar mit dem chemisorbierten Wasserstoff korreliert. Eine Diamant-(111)-Oberfläche zeigt eine einzelne, sehr scharfe Absorptionslinie bei 2834 cm−1 mit einer Halbwertsbreite von nur 1,9 cm−1. Sie ist an Luft stabil bis über 300∘C und wird als Streckschwingung der CH-Monohydridabsättigung interpretiert. In puncto Leitfähigkeit verhält sich die (111)-Oberfläche nach unseren bisherigen Erkenntnissen analog zur Diamant-(100)-Oberfläche. Dies wird jedoch z.Zt. noch untersucht.