Veiledere:
Anne Borg, e-mail: anne.borg@phys.ntnu.no
Trond Ramsvik, e-mail: tramsvik@phys.ntnu.no

Studier av vekstprosesser i metall-metall systemer er av såvel fundamental som av anvendt interesse. Studier av hvordan tynne filmer av et metall dannes og gror på en metalloverflate gir informasjon om hvordan øyer nukleerer på overflaten og hvordan de deponerte metallatomene diffunderer på denne. Forståelse av disse prosessene er vesentlig for ulike varanter av tynnfilmteknologi.

I denne oppgaven skal vekst av rhenium (Re) på platina (Pt) studeres ved hjelp av scanning tunneling mikroskopi (STM). STM gir informasjon om atomstrukturen på en elektrisk ledende overflate på atomær skala og er derfor spesielt egnet for å studere dannelse av øyer og vekst av tynne filmer på overflater på atomært nivå. Tynne Re-filmer på Pt er valgt fordi platina er kataysator for en rekke viktige kjemiske reasjoner og Re brukes som tilsatsmateriale til Pt for spesifikke reaksjoner. Studier av Re/Pt danner således en basis for å forstå de grunnleggende egenskapene til denne typen bimetalliske systemer.

Oppgaven, som er av eksperimentell karakter, består i å studere vekst av Re-filmer som er fra mindre enn ett atomlag til 2-3 atomlag tykke på Pt(111) eller Pt(100)-overflaten ved hjelp av STM. Legeringsdannelse som følge av oppvarming skal også undersøkes.

Veiledere:
Anne Borg, e-mail: anne.borg@phys.ntnu.no
Trond Ramsvik, e-mail: tramsvik@phys.ntnu.no

Lav energi elektron diffraksjon (LEED) er en standard teknikk for å bestemme overflatestruktur. Lavenergetiske elektroner (<3-400eV) skytes mot overflaten som skal studeres, og elastisk spredte elektroner detekteres på en fluorescerende skjerm. På skjermen oppstår det et diffraksjonsmønster bestående av skarpe reflekser som gjenspeiler strukturen i overflaten. For å bestemme båndlengder mellom overflateatomene og mellom disse og eventuelle molekyler som sitter på overflaten kan en måle intensiteten i de enkelte refleksene som diffraksjonsmønsteret består av, som funksjon av energien til elektronene, såkalte I(V)-kurver. Disse målte I(V)-kurvene sammenliknes så med beregnede I(V)-kurver for ulike sett av båndlengder etc. for overflaten. Ved optimalisering av parametrene, som inngår i beregningene av spredningen av elektronene fra overflaten, kan overflatestukturen bestemmes. Denne metoden kalles kvantitativ LEED.

Oppgaven består i å sette sammen et eksperimentelt oppsett for kvantitative LEED studier. Oppsettet vil bestå av et eksisterende LEED-instrument. Til dette skal det knyttes et CCD-kamera som skal styres fra en PC utstyrt med en "framegrabber". Utstyret skal benyttes til å måle I(V)-kurver for stukturen som oppstår når (11-20) overflaten av kobolt (Co) eksponeres for karbonmonoksid (CO). Denne Co-overflaten består av siksakrader, og CO danner en såkalt

(3x1)-struktur som vår gruppe tidligere har studert med scanning tunneling mikroskopi (STM). Målet med eksperimentene er å undersøke hvordan CO er bundet til overflaten. Dette kan vi ikke finne ut fra STM-eksperimentene alene. Om tiden tillater skal sammenlikning med beregnede I(V)-kurver foretas.

Veileder: Steinar Raaen, e-mail: sraaen@phys.ntnu.no, Web-side: http://www.phys.ntnu.no/~sraaen

Studier av overflater ved bruk av ulike overflateanalyse-teknikker.
Overflatefysikk er i tillegg til å være et stort forskningsfelt innen fysikk, en viktig disiplin for å oppnå en grunnleggende forståelse av teknologisk viktige fenomener som f.eks. katalyse og korrosjon, og er dessuten viktig innen mikroelektronikk-industrien.

• Gass adsorpsjon på ordnede overflatelegeringer. ?t interessant system er f.eks. La/Rh(100). Først blir ca. 1 monolag med La deponert på overflaten til en Rh(100) enkrystall. Deretter blir systemet varmebehandlet for å lage en velordnet overflatelegering. Adsorpsjon av ulike gasser f.eks. O₂, CO eller CO₂ studeres deretter. Elektronisk struktur, geometrisk struktur og desorpsjonsenergier undersøkes ved ulike eksperimentelle metoder. Målet er bl.a. å oppnå fundamental kunnskap som er relevant til reelle katalysatorsystemer.
• Bestemmelse av desorpsjonsenergier for ulike gass molekyler, f.eks. hydrocarboner, som adsorberes på forskjellige substrater. Målet med dette er å følge trender hvor sterkt de ulike molekyler er bundet til en gitt overflate, og hvor sterkt et gitt molekyl er bundet til ulike overflater. Dette vil være med på å gi innsikt i mekanismer som beskriver hvordan ulike katalysatorer virker.

• XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), brukes f.eks. til å bestemme kjemisk sammensetning av en overflate, oksydasjonstilstander, og elektronisk struktur.
• UPS (ultraviolet photoelectron spectroscopy), brukes f.eks. til å studere elektronisk struktur, måle frigjøringsarbeidet til et materiale, og identifisere molekylære orbitaler.
• LEED (low energy electron diffraction), bestemmer overflatestruktur
• TPD (temperature programmed desorpsjon), brukes til bestemmelse av desorpsjonsparametre som f.eks. desorpsjonsenergi, ved gassadsorpsjon på overflater.

Veiledere:
Ola Hunderi, e-mail: Ola.Hunderi@phys.ntnu.no
Johannes Bremer, e-mail: Johannes.Bremer@phys.ntnu.no

Vi tilbyr tre hovedoppgaver:

1. Ta del i utprøving av et nytt femtosekund laserspektroskopi-system. Systemet skal i første omgang brukes til å måle ladningsbærerdynamikk i metallclustere og ultratynne filmer deponert på rene overflater.
2. Undersøker om mono-step på rene Au(111) og Si(111) overflater medfører målbar elektronisk anisotropi..
3. Ta del i utvikling av en magneto-optisk felt-sensor.

Ta kontakt for mer informasjon om oppgavene.