Microscopia e spettroscopia a effetto tunnel di film ultrasottili di titanio e ossido di titanio su Au(111)

This thesis reports an experimental investigation of the growth of Ti and TiOx ultrathin films on the reconstructed Au(111) surface, by means of Scanning Tunneling Microscopy (STM) and Scanning Tunneling Spectroscopy (STS). STM investigation of the growth of Ti on Au(111) up to 1.5 ML is performed in order to study the morphological properties of Ti nanostructures at various coverages. A diffusive growth model is proposed in interpreting experimental data. STS measurements at various coverages up to 0.5 ML show electronic features of Ti islands and suggest a strong electronic interaction between gold substrate and deposited metal. STM investigation of the growth of TiOx nanostructures on Au(111) shows the formation of four different phases and their morphological and structural properties are discussed with the help of atomic resolution STM images. The system investigated represents a model system for studying morphological, structural and electronic properties of TiOx nanostructured films at the nanoscale. Due to their high surface/volume ratio, these systems are of continuing interest for applications in nanotechnology, such as gas sensing and energy production through dye-sensitized solar cells (DSSC).

La tesi riporta un'analisi sperimentale della crescita di nanostrutture e film ultrasottili di Ti e TiOx su Au(111), tramite microscopia a effetto tunnel (STM, Scanning Tunneling Microscopy) e spettroscopia a effetto tunnel (STS, Scanning Tunneling Spectroscopy). La caratterizzazione STM del sistema Ti/Au(111) mette in luce le proprietà morfologiche del campione al crescere del coverage fino a 1.5 ML, e permette di effettuare un'analisi della crescita anche basata su un modello di crescita diffusiva. Le misure STS a diverso coverage, fino a 0.5 ML, rivelano le caratteristiche elettroniche delle isole di Ti e mettono in luce una forte interazione elettronica tra il substrato e il metallo depositato. L'analisi STM della crescita di TiOx su Au(111) mostra la formazione di quattro diverse fasi di TiOx, le cui caratteristiche strutturali e morfologiche vengono discusse alla luce di immagini STM ad alta risoluzione. Il sistema investigato rappresenta un sistema modello per lo studio delle proprietà morfologiche, strutturali ed elettroniche dei film nanostrutturati di TiOx, che per la loro caratteristica di elevato rapporto superficie/volume attirano un costante interesse in diversi settori applicativi, quali la rilevazione di gas ambientali e la produzione di energia fotovoltaica tramite celle di Graetzel.