Published December 2001 | Version v1
Report

Study of the influence of different dopings on the electronic structure of deposed single fullerenes by means of scanning tunnel spectroscopy

Description

In this PhD thesis the scanning tunneling microscope is used to perform topographic and spectroscopic investigations on various fullerenes (C60, Ce rate at C60, Ce rate at C50, Ce rate at C44, Ce rate at C36, La rate at C44, La rate at C60, Y rate at C60, and C59N). C60 and the endohedral doped fullerenes have been produced in a laser vaporization source and have been mass-selected prior to soft-landing onto a highly oriented pyrolytic graphite. (C59N)2-powder has been evaporated in situ. After localising the deposited fullerenes onto the substrate surface using topographic measurements, spectroscopic investigations has been performed locally on the individual fullerenes. The results of these investigations demonstrated a dramatic change of the electronic structure depending on the doping and geometric structure of the fullerenes. Specifically the gap of all the endohedral doped fullerenes is smaller than the gap of pure C60. In detail, all cerium-doped fullerenes possess semiconducting properties with an increasing gap for decreasing cage size. No gap has been detected for La rate at C60 und Y rate at C60. Thus, these fullerenes exhibit metallic behaviour. For endohedral doped fullerenes there is only a weak interaction with the substrate. The interaction effect on the electronic structure is negligible in comparison with the effect of endohedral doping. The gap of the heterofullerene C59N is large in comparison with the gap of the endohedral doped fullerenes but less than the gap of pure C60. Furthermore, there is a strong interaction between the heterofullerene and the graphit substrate. (orig.)

Availability note (English)

Available from TIB Hannover: RA 831(3927)

Abstract (German)

An diversen Fullerenen (C60, Ce rate at C60, Ce rate at C50, Ce rate at C44, Ce rate at C36, La rate at C44, La rate at C60, Y rate at C60 und C59N) wurden im Rahmen dieser Arbeit mit dem Rastertunnelmikroskop topographische und spektroskopische Messungen durchgefuehrt. C60 und die endohedral dotierten Fullerene wurden in einer Laserverdampfungsquelle erzeugt, massenselektiert und auf hochorientierten pyrolytischen Graphit deponiert. (C59N)2-Pulver wurde in situ aufgedampft. Nach de Lokalisierung der deponierten Einzelfullerene auf der Substratoberflaeche anhand der topographischen Messungen, wurden am Ort der Fullerene spektroskopische Messungen durchgefuehrt. Diese spektroskopischen Untersuchungen ergaben eine deutliche Aenderung der elektronischen Struktur in Abhaengigkeit von der Dotierung und der geometrischen Struktur der Fullerene. Speziell zeigte sich, dass die endohedral dotierten Fullerene generell wesentlich kleinere Energieluecken besitzen als das reine C60. So sind alle untersuchten Cer dotierten Fullerene halbleitend, wobei tendentiell eine Verkleinerung der Energieluecke mit wachsender Kaefiggroesse zu verzeichnen war. La rate at C60 und Y rate at C60 besitzen ueberhaupt keine Energieluecke und sind damit metallisch. Insgesamt zeigte sich, dass die Wechselwirkung der endohedralen Fullerene mit dem Substrat nur sehr gering ist. Der Einfluss dieser Wechselwirkung auf die elektronische Struktur ist damit im Gegensatz zum Einfluss der Dotierung vernachlaessigbar klein. Das Heterofulleren C59N besitzt im Verhaeltnis zu den endohedralen Fullerenen eine grosse Energieluecke, die jedoch etwas kleiner ist, als die des undotierten C60. Ausserdem wurde eine relativ starke Wechselwirkung des Heterofullerenes mit dem Graphit-Substrat nachgewiesen. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Dotierungen auf die elektronische Struktur von deponierten Einzelfullerenen mittels Rastertunnelspektroskopie

Publishing Information

Imprint Pagination
116 p.
ISSN
0944-2952
Report number
Juel--3927

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
Germany
INIS RN
33021493
Subject category
S74: ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS;
Resource subtype / Literary indicator
Thesis, Non-conventional Literature
Descriptors DEI
CARBON NITRIDES; CERIUM ADDITIONS; DOPED MATERIALS; ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY GAP; FULLERENES; LANTHANUM ADDITIONS; MOLECULAR STRUCTURE; YTTRIUM ADDITIONS
Descriptors DEC
ALLOYS; CARBON; CARBON COMPOUNDS; CERIUM ALLOYS; ELEMENTS; LANTHANUM ALLOYS; MATERIALS; NITRIDES; NITROGEN COMPOUNDS; NONMETALS; PNICTIDES; RARE EARTH ADDITIONS; RARE EARTH ALLOYS