Larissa Niebergall

Beiträge zur winkel- und spinaufgelösten Augerelektronenbeugung

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 23.04.2001

Abstract
Das Verfahren der Augerelektronenbeugung (AED) hat sich als eine erfolgreiche Methode zur Analyse der räumlichen und magnetischen Struktur an Oberflächen und Schichtsystemen etabliert. Die Interpretation der AED-Daten ist jedoch erschwert durch die komplexe Vielteilchen-Natur des Augerprozesses, sowie durch Effekte der primären Anregung. So beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der theoretischen Beschreibung der AED im Rahmen des Vielfachstreu-Cluster-Modells. Durch volle Einbeziehung der Augermatrixelemente unter Berücksichtigung der
- Spin-Bahn-Aufspaltung im Anfangszustand,
- Dipolmatrixelemente bei der primären Anregung mit Röntgenstrahlen,
- Korrelationen im Endzustand durch unterschiedliche Darstellungen der Wellenfunktionen des Zwei-Elektronen-Zustandes wurde die Beschreibung der winkel- und spinaufgelösten AED erweitert.
Im Rahmen dieser Theorie wurden unterschiedliche Rekonstruktionsmodelle der C(111)-Oberfläche untersucht, sowie die geometrische Struktur der CoO-Schichten auf Au(111) und Ag(001). Am Beispiel der MVV-Spektren von Cu(001) und Ni(001) wurde Beugung niederenergetischer Augerelektronen (E < 100 eV) diskutiert. Die spin- und winkelaufgelösten L3VV -Augerspektren von Fe wurden für eine reine Fe(001)-Oberfläche und für die mit einer Überschicht von S bedeckten Fe-Oberfläche mit den verschiedenen magnetischen Zuständen der Fe-Atome in der Oberflächenschicht berechnet. Die Spinpolarisation der Multiplett-Komponenten des L3M2,3M2,3 -Augerspektrums von Cr(001) bei Anregung mit zirkular polarisierten Photonen konnte durch Darstellung der Augermatrixelemente in der LS -Kopplung erklärt werden.

Auger electron diffraction (AED) is a well-established tool concerning the investigation of structural and magnetic properties of surfaces and the layered systems. However there is a lack of understanding of AED patterns due to the complex many-body nature of Auger transition and to the influence of the excitation process. Present study contains theoretical contributions to angle-resolved and spin-polarized AED. The multiple-scattering cluster model was extended by including Auger matrix elements explicitly, whereas
- spin-orbit splitting of initial core hole is assumed,
- dipol transition probability by photoionization is included,
- the final two-particle state can be treated as a correlated state by choice of the wave functions of involved electrons.
This model has been applied to compare different reconstruction models of C(111) surface and to investigate the geometric structure of CoO films on Au(111) and Ag(001) substrates. Discussion of AED effects in the low-energy region (E < 100 eV) follows for MVV transitions in Cu(001) and Ni(001). Calculations of the spin-polarized and angle-resolved Fe L3VV spectra for the pure Fe(001) surface and for the surface covered by a sulphur layer has been performed in order to investigate the magnetic structure of this system. It was possible to explain the spin polarization of different resolved multiplets of L3M2,3M2,3 transition in Cr(001) excited with circularly polarized photons by LS -presentation of Auger matrix elements.

Keywords:
Augerelektronenbeugung (AED), Augermatrixelement, Vielfachstreu-Cluster-Modell, Spin-polarisation

Auger electron diffraction (AED), Auger matrix element, Multiple-scattering-cluster model, Spin polarization

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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis (1-2)
1 Einleitung und Problemstellung (3-6)
2 Vielfachstreu-Cluster-Modell (7-18)
3 Augerprozeß (19-28)
4 Numerische Auswertungen (29-87)
5 Zusammenfassung (88-90)
A Mathematischer Anhang (91-95)
Literaturverzeichnis (96-101)
Abkürzungen (102)