Techniklexikon

Komposition der Oberfläche

Oberflächen- und Grenzflächenphysik, Stöchiometrie, Art der Zusammensetzung von Oberflächen von Einkristallen bei derselben Oberflächenorientierung. Als Beispiel für die Möglichkeit, unterschiedliche Oberflächen auszubilden, sei das Magnesiumoxid genannt, das in kubisch-flächenzentrierter Struktur (Bravais-Gitter) kristallisiert. Die idealen - und -Oberflächen (Millersche Indizes) dieses Kristalls enthalten genauso viele negativ geladene Sauerstoffatome wie positiv geladene Magnesiumatome. Die Oberflächen sind im Mittel elektrisch neutral, nicht-polar und liegen nur in einer Terminierung vor. Die -Oberfläche dagegen enthält entweder nur positive Magnesium- oder nur negative Sauerstoffatome. So entstehen trotz gleicher Orientierung zwei verschiedene Oberflächen mit unterschiedlicher Terminierung. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Aufladung haben diese Oberflächen auch verschiedene physikalische Eigenschaften. Viele reale Kristalloberflächen weisen zusätzlich Rekonstruktionen auf, welche mit der Oberflächenkomposition korreliert sind. So kann beispielsweise die -Oberfläche des in Zinkblende-Struktur kristallisierenden GaAs je nach Rekonstruktion mehr Arsen- oder mehr Galliumatome enthalten (siehe Abb.).

Komposition der Oberfläche: Strukturmodelle für unterschiedlich rekonstruierte GaAs--Oberflächen.: a) die As-reiche c(4 ´ 4) Rekonstruktion, bei der die Oberfläche 1,75 Lagen Arsen enthält, b) die As-reiche (2 ´ 4) Rekonstruktion, bei der der Arsen-Anteil an der Oberfläche 75 % einer Monolage entspricht, und c) (4 ´ 2)-Rekonstruktion einer Ga-reichen Oberfläche, bei der der Gallium-Anteil bei 75 % liegt. Die Linien symbolisieren die Bindungen der Atome in der obersten Atomlage. Gestrichelt eingezeichnet sind die jeweiligen Oberflächenelementarmaschen. In Abb. a) ist zusätzlich links unten die Elementarmasche der unrekonstruierten Oberfläche angegeben.