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Abstract:
Die vorliegende Arbeit untersucht mittels lichtunterstützter
Tunnelmikroskopie (STM) den Elektronentransport in
farbstoffbedeckten, nanoporösen TiO2-Schichten, die in
photoelektrochemischen Solarzellen eingesetzt werden.
Transportrelevante Eigenschaften wie die elektronische
Zustandsdichte sowie lichtinduzierte Vorgänge wie der Aufbau
einer lichtinduzierten Oberflächenladung und lokale
Photoströme werden ortsaufgelöst gemessen. Für einen
möglichen Einsatz in lichtunterstützter Tunnelmikroskopie
werden desweiteren Gold-Nanopartikel auf einer
Amino-Hexanthiol-Monolage auf Coulomb-Blockaden untersucht.
Den zweite Schwerpunkt stellen methodische Arbeiten zur
Messung optischer Nahfelder in STM-Experimenten dar. Erstens
sollen die Vorteile von Apertur- und aperturloser optischer
Rasternahfeld-Mikroskopie mit komplett metallisierten
Faserspitzen verbunden werden, die durch die Faser
beleuchtet werden. Es gelingt nicht, theoretisch
vorhergesagte hohe optische Auflösungen zu bestätigen.
Zweitens werden transparente Spitzen aus Sb-dotiertem
Zinnoxid erfolgreich als Tunnelspitzen getestet. Die Spitzen
ermöglichen STM-Elektrolumineszenz-Experimente zur
Charakterisierung optischer Nahfelder, ohne diese durch eine
metallische Spitze zu beeinträchtigen.
In einer STM-Studie wird das Selbstorganisations-Verhalten
von Oktanthiol und Oktandithiol auf Au(111) aus Ethanol
untersucht. Bei geringer relativer Konzentration der
Dithiole (1:2000), bildet sich eine Phase liegender
Dithiole, deren Ordnung durch die Präsenz der Oktanthiole
katalysiert wird. Schließlich wird ein als 'dynamische
Tunnelmikroskopie' bezeichneter Modus für die
Tunnelmikroskopie in elektrisch leitfähiger Umgebung
erfolgreich getestet, der zur Unterdrückung des
elektrochemischen Leckstromanteils die Ableitung des Stroms
nach dem Abstand als STM-Abstandssignal verwendet.
English:
Electron transport in dye-sensitised TiO2 layers as used in
photoelectrochemical solar cells is measured by
photo-assisted STM. The electron density of states, a
surface photo voltage and local photo currents are measured
in a spatially resolved fashion. For potential use in
photo-assisted STM gold nanoparticles immobilised on a
amino-hexanthiol monolayer are checked for Coulomb
blockades.
The second focus lies on measuring optical near-fields in
STM-experiments. First, the advantages of aperture and
apertureless scanning optical near-field microscopy shall be
combined by entirely metal coated fiber probes illuminated
through the fiber. However, theoretically predicted high
optical resolution is not found. Secondly, transparent
Sb-doped tin oxide tips are successfully tested as
STM-probes. The tips allow for the measurement of
STM-induced electroluminescence as a way to characterise
optical near-fields without modifying them by a metallic
probe.
The self-assembly of octanethiol and octanedithiol on
Au(111) from ethanol is studied by STM. At low relative
dithiol concentration a layer of lying down dithiols is
observed whose molecular ordering is supported by the
octanethiol molecules. Eventually a novel STM mode in
conducting liquids, 'dynamical tunnelling microscopy', is
tested which uses the current derivative with respect to the
distance as STM-signal to suppress the electrochemical
leakage current.
