Substrate-supported atomic-scale In nanowires:Structure, phase transition and spectroscopic properties

• Applicant: Professor Dr. Wolf Gero Schmidt
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 46772759

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

In dem Projekt wurde ein nichttrivialer Beitrag zu der seit Jahrzehnten sehr intensiv geführten Debatte um die Struktur, die spektroskopischen Eigenschaften sowie den Metall- Halbleiter-Übergang von Substrat-gestützten In-Nanodrähten geleistet: • der Tieftemperatur-Grundzustand wurde durch den Vergleich von Quantentransportrechnungen und berechneter optischer Eigenschaften mit dem Experiment identifiziert. • die Mechanismen der Leitwertreduktion der In-Nanodrähte durch die Adsorption von Fremdatomen wurden identifiziert, • es erfolgte der Nachweis von zwei wohldefinierten, strukturellen Phasen der Nanodrähte die Anlaß zu metallischem bzw. halbleitendem Verhalten geben, • der Mechanismus des Phasenübergangs selbst konnte durch die konzertierte Aktion von Rotations- und Scherungsmoden der Nanodrähte erklärt werden und • die Schwingungsentropie wurde als mai3gebhche Triebkraft für den Metall-Halbleiter- Übergang der Nanodrähte identifiziert. Damit wurden alle wesenthchen Zielsetzungen des Projekts erreicht. Ein Reihe von Reihe von Fragestellungen (Molekulardynamiksimulationen des Phasenübergangs, nichtharmonische Effekte in den Phononenspektren, Einfluß von Dotieratomen auf den Phasenübergang) werden gegenwärtig von Dr. Simone Sanna in der Gruppe des Antragstellers weiter bearbeitet.

Publications

• Hexagon versus trimer formation in In nanowires on Si(111): Energetics and quantum conductance, Phys. Rev. Lett. 98 (2007), 026105
  A. A. Stekolnikov, K. Seino, F. Bechstedt, S. Wippermann, W. G. Schmidt, A. Calzolari, M. Buongiorno Nardelli
  
• Quantum conductance of In nanowires on Si(111) from first principles calculations, Surf. Sci. 601 (2007), 4045
  S. Wippermann, W. G. Schmidt, A. Calzolari, M. B. Nardelli, A. A. Stekolnikov, K. Seino, F. Bechstedt
  
• Adatom-Induced Conductance Modification of In Nanowires: Potential-Well Scattering and Structural Effects, Phys. Rev. Lett. 100 (2008), 106802
  S. Wippermann, N. Koch, W. G. Schmidt
  
• Optical anisotropy of the In/Si(111)(4x1)/(8x2) nanowire array, Surf. Sci. 603 (2009), 247
  S. Wippermann, W. G. Schmidt
  
• Structure of Si(111)-In Nanowires Determined from the Midinfrared Optical Response, Phys. Rev. Lett. 102 (2009), 226805
  S. Chandola, K. Hinrichs, M. Gensch, N. Esser, S. Wippermann, W. G. Schmidt, F. Bechstedt, K. Fleischer, J. F. Mcgilp
  
• Entropy Explains Metal-Insulator Transition of the Si(111)-In Nanowire Array, Phys. Rev. Lett. 105 (2010), 126102
  S. Wippermann, W. G. Schmidt
  
• First-principles investigation of CO adsorption on Pt/Ge(001)-(4x2), Comp. Mat. Sci. 49 (2010), 895
  A. V. Krivosheeva, S. Sanna, W. G. Schmidt