Bestimmung atomarer Wechselwirkungspotentiale an Festkörperoberflächen mittels Regenbogenstreuung unter axialer Gitterführung

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Die geplanten Vorhaben umfassen das detaillierte Studium der Wechselwirkungspotentiale von Atomen und Ionen an wohlgeordneten Oberflächen von Einkristallen. Dabei soll durch gezielte Untersuchungen von ¿Regenbogen- Strukturen bei der axialen Oberflächengitterführung schneller atomarer Projektile eine Methode zum Einsatz kommen, die eine ausgeprägte Empfindlichkeit auf die interatomaren Wechselwirkungspotentiale aufweist und vor allem bei relativ großen Abständen von einigen atomaren Längeneinheiten (a.u.) eine genaue Bestimmung dieser Potentiale ermöglicht. Nachdem in ersten Experimenten und deren Analysen die Leistungsfähigkeit dieser Methode demonstriert wurde, soll in dem geplanten Vorhaben eine systematische Untersuchung der Wechselwirkungspotentiale von Atomen und Ionen an Festkörperoberflächen erfolgen. Wesentliches Ziel der Untersuchungen ist die zuverlässige Bestimmung interatomarer Wechselwirkungspotentiale für eine möglichst große Kombination von Target- und Projektilatomen, wobei der langreichweitige Bereich dieser Potentiale im Mittelpunkt des Projekts stehen wird. Diesbezüglich erfolgen zunächst Tests aktuell verfügbarer Ansätze für diese Potentiale, in der fortgeschrittenen Phase des Projekts wird dann aber angestrebt, einen neuen, möglichst universellen Ansatz für die Wechselwirkungspotentiale zu finden, der insb. im langreichweitigen Regime wesentlich zuverlässiger und genauer als die bestehenden Näherungen ist. Zusätzlich zu reinen binären Wechselwirkungspotentialen müssen effektive Potentiale im Bereich von Festkörperoberflächen bestimmt werden, die auf der Basis aktueller Vorarbeiten zum Projekt über einen binären Ansatz für das Potential hinausgehen (z.B. Adhäsionspotentiale). In diesem Zusammenhang soll auch der Effekt des Ladungszustands der Projektile auf die effektiven Potentiale mit einfach geladenen und vor allem hochgeladenen Ionen geklärt werden. Die Kenntnis zuverlässiger Potentiale für Atome und Ionen mit Energien von einigen 100 eV bis zu einigen 10 keV ist z. B. für die Modellierung diverser Prozesse in der Oberflächenanalytik oder in Anwendungen, wie z. B. der (Nano-) Strukturierung von Oberflächen sowie lonendeposition und -implantation von erheblicher Bedeutung.