MateriewellenDe Broglie`s Symmetriebetrachtung: Welle - Teilchen

• Licht tauscht an lokalen Orten über Photonen Energie u. Impuls mit Materie aus

• Photonenimpuls Materiewelle p = h/ = h/p

Beachte: Materiewelle nur sinnvoll bei bewegter Materie

• Beweis: Interferenz 1927 (Davisson, Germer, Thomson), Elektronen, Atome,

Experiment: Elektronen fallen durch Doppelspalt aufeinen Leuchtschirm

Beobachtung: Streifen

Experiment: Elektronen fallen durch Doppelspalt aufeinen Leuchtschirm

Beobachtung: Streifen

Deutung: Interferenzstreifen,Elektronen verhalten sich wie Welle

Experiment:

Elektronen fliegen durch Al-Kristallpulver

Beobachtung:

Konzentrische Kreise auf Leuchtschirm

Kreisradius abhängig von Spannung U

Deutung:

Interferenz der Elektronenwelle am Kristall

(Halliday, Resnick, Walker „Physik, Viley VCH)

Wellenlänge der Elektronenwelle

2

2

1mvEeU kin =>

m

eUv

2

eUm

h

mv

h

p

h

2

=> U

1~

Wellenlänge durch Beschleunigungsspannung einstellbar

Bsp. U = 100 V, m = 9,1x10-31kg

=> λ = 0,12 nm Größenordnung von Röntgenstrahlung

Beugung an C- Kristall

Röntgenbeugung Elektronenbeugung

LEEDLow Energy Electron Diffraction

(Gerry Neville)

LEEDLow Energy Electron Diffraction

LEEDLow Energy Electron Diffraction

Si (111) 7 x 7www.desy.de

Realer Raum Reziproker Raum

www.desy.de

Darstellung einer (7x7)-rekonstruierten Si(111)-Oberfläche

1 x 1 Einheitszelle

7 x 7 Überstruktur

RHEEDReflection High Energy Electron Diffraction ~10 keV

www.desy.de

RHEEDReflection High Energy Electron Diffraction

M. Schilling, TU-Braunschweig, www.uvsor.ims.ac.jp/.../RHEED_Si111_020822.JPG

80nm dicker La2/3Ca1/3MnO3 Film auf Si

RHEEDReflection High Energy Electron Diffraction

www.uvsor.ims.ac.jp/.../RHEED_Si111_020822.JPG

Zusammenfassung• Bewegte Elektronen zeigen Wellencharakter

• Ermöglichen Kristallstrukturuntersuchung durch Beugungstechniken

- LEED langsame Elektronen 20 – 200 eV

- RHEED schnelle Elektronen ~ 10.000 eV

• Vorteil gegenüber Röntgenbeugung:

- Wellenlänge einfach über Spannung einstellbar

- Oberflächensensitiv

• Nachteil

- Vakuum notwendig