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TU Berlin

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Versuch: Beugung niederenergetischer Elektronen (Low Energy Elctron Diffraction - LEED)

Betreuung:  Holger Eisele

Die am häufigsten genutzte Methode zur Bestimmung von Oberflächenstrukturen ist die Beugung niederenergetischer Elektronen (engl.: Low Energy Electron Diffraction - LEED). Niederenergetische Elektronen werden vom Festkörper schon nach der Durchstrahlung von wenigen Netzebenen absorbiert. Beugungsexperimente mit derartigen Elektronen können deshalb nur in Reflexionsgeometrie durchgeführt werden und geben Informationen über die Struktur der obersten Atomlagen eines Kristalls. Durch Verwendung von Elektronen mit einer Energie von 20 bis 500 eV liegt die entsprechende de Broglie-Wellenlänge mit 0,05 bis 0,3 nm im Bereich typischer atomarer Abstände im Festkörper. Die Interferenz langsamer Elektronen, die elastisch von einer Einkristalloberfläche gestreut werden, ist abhängig von der Richtung und der Energie der Elektronen. Diese Zusammenhänge, die sich nur mit der Wellennatur des Elektrons erklären lassen, wurden erstmalig 1925 von C.J. Davisson und L.H. Germer beobachtet und unter dem Titel Diffraction of Electrons by a Crystal of Nickel veröffentlicht [C.J. Davisson, L.H. Germer, Phys. Rev. 30 (1927), 705].
In einem typischen LEED-Experiment werden die Interferenzmaxima der gebeugten Elektronen auf einem hemisphärischen Fluoreszenzschirm detektiert. Aus ihrer Lage sowie der Elektronenenergie kann mittels einfacher geometrischer Zusammenhänge die Gitterstruktur der untersuchten Oberfläche bestimmt werden.

Anordnung eines Gegenfeldanalysators für Beugung langsamer Elektronen
Lupe
Beugungsbild einer 7x7-rekonstruierten Si(111) Oberfläche aufgenommen bei einer Elektronenenergie von 123 eV
Lupe

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