'n ISS studie van die (110), (111) en (100)-enkel-kristalvlakke van NiAI
| dc.contributor.advisor | Van Wyk, G. N. | |
| dc.contributor.advisor | Roos, W. D. | |
| dc.contributor.author | Mostert, Jacob Cornelis | |
| dc.date.accessioned | 2017-03-22T09:44:16Z | |
| dc.date.available | 2017-03-22T09:44:16Z | |
| dc.date.issued | 2000-11 | |
| dc.description.abstract | English: In this study the [110]-, the [111]- and the [1OO]-single crystal surfaces of Ni Al were investigated. The aim was to firstly harmonize the existing knowledge of these surfaces and secondly to create a clear and coherent overview of their properties. The essence of a problem of this kind is the determination of the structure and composition of the surface of a material. In this study, low energy ion scattering (LEISS) was used as primary investigative technique. Other techniques such as ICISS ("Impact Collision" ISS", Auger electron spectroscopy (AES) and low energy electron diffraction (LEED) were used in conjunction with LEISS. Several intensive investigations of the NiAI(IIO)-surface were launched in recent times. The results of these investigations were largely similar and are widely accepted. In this study the results of several previous investigations are discussed. It is shown that the surface is largely a simple truncation of the bulk in the (110)-direction, but that the surface exhibits a ripple effect due to the particular way in which the Al and Ni atoms in the surface and second layer relaxes. In contradiction with the NiAI(ll O)-surface, there is still a measure of uncertainty regarding the properties of the NiAI(ll I)-surface. As part of this study, the NiAI(111)-surface was investigated using LEISS. The results of this investigation are given and is compared with the results of previous studies of the surface from the literature. It is shown that the surface consists of small Al-areas on top of a Ni-layer. One of the studies showed that the Al-areas could be removed by heating the surface to 1300 K. From other studies however, including this one, it seems that the removal of the Al-atoms from the surface may be inhibited or prevented by the presence of oxygen. As in the case of the NiAI(110)- and NiAI(l1 l j-surfaces, a large number of investigations were done on the NiAI( 1OO)-surface. Contradictory results were however a commonplace occurrence. In this study, the NiAI(lOO)-surface was subjected to a comprehensive LEED, LEISS, ICISS and AES investigation with the aim of clarifying the structure and composition of the surface. An overview of results of previous, as well as this investigation is given. It is shown that the NiAI(100)-surface is very sensitive to changes in temperature and that the surface composition and sometimes also the surface structure undergo several changes during heating. At low temperatures (approximately 500 K), a largely AItermination can be found, but with heating from 500 K to 873 K the surface composition changes to 65 at. % Al and 35 at. % Ni and voids. At this temperature the surface undergoes a reconstruction process so that it exhibits a c (Ji x 3.J2)R45°- LEED pattern. Further heating leads to another change in composition to 75 at. % Al and 25 at. % Ni and voids at 1073 K. At this temperature the surface exhibits a p(1 x 1)-LEED pattern. At temperatures above 1073 K the Al concentration in the surface starts to decline until the Al atoms are complete removed at approximately 1300 K. After this point the surface consists of only Ni atoms. | en_ZA |
| dc.description.abstract | Afrikaans: In hierdie studie is die [110]-, die [111]- en die [1OO]-enkelkristalvlakke van NiAI ondersoek met die oog daarop om eerstens die bestaande, dikwels weersprekende kennis van hierdie oppervlakke te harmoniseer en tweedens 'n duidelike, koherente geheelbeeld van die oppervlakke en hul eienskappe te skep. Die essensie van die probleem wat gestel word in 'n ondersoek van hierdie aard, is die bepaling van die struktuur en samestelling van die oppervlak van 'n materiaal. In hierdie studie is daar grootliks gebruik gemaak van lae energie ioonstrooiingspektroskopie (LEISS) as oppervlaktegniek, met ander tegnieke soos ICISS ("Impact Collision" ISS), Auger elektronspektroskopie (AES) en lae energie elektrondiffraksie (LEED) in ondersteunende rolle. Verskeie intensiewe ondersoeke van die NiAI(llO)-oppervlak is van stapel gestuur oor die afgelope tyd. Die resultate van hierdie ondersoeke stem grootliks ooreen en die (11 O)-oppervlak is gevolglik die een lae-indeks enkelkristalvlak van NiAI waaroor min of geen kontroversie bestaan nie. In hierdie studie word die NiAI(11 O)-oppervlak bespreek na aanleiding van die resultate van vorige ondersoeke. Daar word getoon dat die oppervlak grootliks 'n eenvoudige beëindiging van die bulk langs die [11 O]-rigting is, maar dat die relaksasie van die atome in die oppervlaklaag en die tweede laag daartoe lei dat die Al-atome bo die Ni-atome uitstaan om sodoende 'n sogenaamde rimpeleffek te veroorsaak. In teenstelling met die NiAI(110)-oppervlak, bestaan daar egter nog me eenstemmigheid oor die eienskappe van die NiAI(111)-oppervlak nie. As deel van hierdie studie, is die NiAI(III)-oppervlak ondersoek deur middel van LEISS. Die resultate van die LEISS ondersoek word weergegee en met resultate van studies uit die literatuur vergelyk. Daar word getoon dat die oppervlak bestaan uit Al-atome wat in klein gebiede op 'n onderliggende Ni-laag voorkom. In een van die vorige studies is getoon dat die Al-gebiede van die oppervlak verwyder kan word deur die oppervlak te verhit tot 1300 K, maar dit blyk uit ander ondersoeke, waaronder hierdie een, dat die teenwoordigheid van suurstof moontlik die verwydering van die Al-atome vanaf die oppervlak kan vertraag of voorkom. Soos in die geval van die NiAI(llO) en NiAI(11 l)-oppervlakke was die NiAI(100)- oppervlak ook die onderwerp van verskeie ondersoeke. Teenstrydige resultate was tot dusver steeds 'n kenmerk van die literatuur oor hierdie oppervlak. In hierdie ondersoek is die NiAI(lOO)-oppervlak aan 'n omvattende LEED, LEISS, IcrSS en AES ondersoek onderwerp in 'n poging om die oppervlakstruktuur en samestelling van die NiAI(100) oppervlak te verklaar. 'n Oorsig van resultate van vorige ondersoeke sowel as die resultate van die ondersoeke wat as deel van hierdie studie uitgevoer is, word gegee. Daar word getoon dat die NiAI(lOO)-oppervlak baie sensititief vir verandering in temperatuur is en dat die oppervlaksamestelling en soms ook die struktuur verskeie veranderinge ondergaan tydens verhitting. By lae temperature (ongeveer 500 K) word 'n Al-terminering waargeneem, maar die oppervlaksamestelling verander na ongeveer 65 at. % Al en 35 at. % Ni en leemtes met verhitting na vanaf 500 K na 873 K. By hierdie temperatuur ondergaan die oppervlak ook 'n rekonstruksie sodat dit 'n c(.J2 x 3.J2)R45°-LEED-patroon vertoon. Verdere verhitting lei weereens tot 'n oppervlakverandering. Die samestelling van die oppervlak verander na 75 at. % Al en 25 at. % Ni en leemtes by 1073 K en die oppervlakstruktuur verander sodat 'n p(1xl) LEED-patroon waargeneem kan word. By temperature bo 1073 K begin die AIkonsentrasie in die oppervlak afneem totdat die Al-laag heeltemal verwyder is by ongeveer 1300 K en slegs die onderliggende Ni-laag oorbly. | af |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11660/5960 | |
| dc.language.iso | af | af |
| dc.publisher | University of the Free State | en_ZA |
| dc.rights.holder | University of the Free State | en_ZA |
| dc.subject | Surface chemistry | en_ZA |
| dc.subject | Nickel-aluminum alloys | en_ZA |
| dc.subject | Scattering (Physics) | en_ZA |
| dc.subject | Thesis (Ph.D. (Physics))--University of the Free State, 2000 | en_ZA |
| dc.title | 'n ISS studie van die (110), (111) en (100)-enkel-kristalvlakke van NiAI | af |
| dc.type | Thesis | en_ZA |