Nous avons étudié la croissance de films organiques de pérylène tetracarboxylique diimide (PTCDI) et de phthalocyanine de palladium (Pd(Pc)) sur les surfaces métalliques Pt(001), Pt(111) et Au(001). Une étude de l'hétérostructure Au/PTCDI/Pd(Pc)/Au ayant précédemment conclu à un effet redresseur, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la réalisation de cette hétérostructure pour des épaisseurs nanométriques par dépôt en phase vapeur sous ultravide, ainsi qu'à sa caractérisation par différentes techniques d'analyse des surfaces (AES, LEED, REELS, UHV-STM et STS). Il était important de réaliser des couches organiques ordonnées afin d'optimiser le transport de charges dans ces couches.<br /> A l'aide des cinétiques de dépôt réalisées par spectroscopie d'électrons Auger (AES) et de la microscopie à effet tunnel (STM), nous avons identifié les modes de croissance des deux types de molécule en films minces. Nous montrons que PTCDI et Pd(Pc), déposés sur un substrat de platine (Pt(111) et Pt(001)) à différentes températures, croissent suivant le mode Stransky-Krastanov : après la formation d'une première couche désordonnée, les molécules se regroupent dans des îlots cristallins. Les propriétés électroniques de films moléculaires de différentes épaisseurs déposés sur Pt(001) ont pu être déduites par spectroscopie de pertes d'énergie d'électrons lents en mode réflexion (REELS) montrant une lente ouverture du gap. Nous observons la formation de monocouches désordonnées en raison d'une forte interaction molécule-platine comparativement à l'interaction molécule-molécule. Ce résultat étant en opposition avec notre critère initial d'obtention de couches ultraminces ordonnées, nous nous sommes donc intéressés au substrat Au(001). Dans ce cas, il a été démontré que les couches déposées donnent généralement des surstructures organisées.<br />Nous avons utilisés les vitesses de dépôt précédemment déterminées dans le cadre des dépôt sur platine afin d'étudier par AES et STM les monocouches de PTCDI et Pd(Pc) sur la face (001) de l'or. La monocouche de Pd(Pc) déposée à température ambiante s'ordonne en fonction de la quantité adsorbée en une maille carrée ou rectangulaire, orientée suivant les directions <110> et < 10> du substrat. Le film de PTCDI forme une maille rectangulaire dont les paramètres sont proches de ceux obtenus par diffraction des rayons X sur des monocristaux de PTCDI.<br /> Finalement, le dépôt d'une fraction de monocouche de PTCDI sur la surstructure carrée de Pd(Pc) adsorbée sur Au(001) conduit à la formation d'une maille de PTCDI commensurable avec la maille de Pd(Pc). Les courbes I-V obtenues par STS pour le système W / PTCDI / Pd(Pc) / Au(100) sont semblables à une caractéristique de diode (coefficient redresseur compris entre 13 et 24), mais l'origine de cet effet reste pour le moment à déterminer.

In dieser Arbeit wurden winkelaufgeloeste Photoemissionsuntersuchungen (ARUPS)und Messungen der Reflexionsanisotropie (RAS) durchgefuehrt. Fuer die Experimente standen p-3C-SiC(001)/n-3C-SiC(001)/n-Si-Proben zur Verfuegung. Den Mittelpunkt bildeten sowohl die Praeparation verschiedener Oberflaechen- rekonstruktionen als auch die oben genannten Untersuchungsmethoden. Fuer die Praeparation wurden zwei unterschiedliche Heizverfahren verwendet - die Elektronenstoßheizung und die direkte Heizung. Die Charakterisierung der Oberflaechenrekonstruktion erfolgte mittels LEED. Die Untersuchungen wurden an den Hauptrekonstruktionen der (001)-Oberflaeche des kubischen Siliziumkarbids - der (3x2)-, der (2x1)- und der c(2x2)- Rekonstruktion - durchgefuehrt, welche mit der direkten Heizmethode praepa- riert worden waren. Aus den winkelaufgeloesten Photoemissionsspektren konnten die jeweiligen Oberflaechenbandstrukturen ermittelt werden. Daraus ließen sich Schlußfolgerungen ueber die Ausbildung von Oberflaechenzustaenden bzw. Oberflaechenresonanzen treffen. Die RAS-Spektren zeigten für alle Rekonstruk- tionen deutlich unterschiedliche Verlaeufe.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind ultradünne Filme organischer Moleküle auf anorganischen Substraten. Adsorbate wurden in Bedeckungen von Submonolagen bis hin zu Multilagen mittels Raster-Tunnel-Mikroskopie und Spektroskopie untersucht. Ergänzt wurde die Strukturaufklärung durch die Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED). Im Mittelpunkt stehen in-situ Untersuchungen von im UHV aufgedampften Schichten. Darüberhinaus werden Experimente zur Erzeugung, Abbildung und Manipulation selbstassemblierter Monolagen an der flüssig-fest Grenzfläche beschrieben. Als Modell-Substanzen wurden Coronen, Zinn- und Palladium-Phthalocyanin, Naphthalocyanin sowie Trimesinsäure ausgewählt. Auf Ag(111) konnte bei geringer Bedeckung des planaren Coronens die Wechselwirkung mit dem Oberflächenzustand anhand von stehenden Elektronenwellen nachgewiesen werden. Sowohl auf Ag(111) als auch auf Graphit(0001) konnten für Coronen Monolagen kommensurable Überstrukturen gefunden werden. Für Palladium- und Zinn-Phthalocyanin offenbarte sich auf Ag(111) die Koexistenz von geordneten und ungeordneten Phasen. Wobei es für Palladium-Pc sowohl in der kristallinen als auch in der ungeordneten Phase Indizien für eine höhere Mobilität der Moleküle gibt. Im Fall des nicht planaren Zinn-Pc konnten zwei verschiedene Adsorptionsgeometrien des Moleküls mit dem STM eindeutig unterschieden werden. Die etwas größere Molekülstruktur des Naphthalocyanins bedingt eine Herauf-Skalierung der Einheitszelle, wie sie typischerweise bei Phthalocyaninen beobachtet wird. Ferner ließ sich eine eindeutige Abhängigkeit des intramolekularen Kontrastes vom Vorzeichen der Tunnelspannung durch zweimaligen Wechsel der Polarität im selben Bild zweifelsfrei belegen. Hierbei konnten die submolekularen Strukturen mit simulierten Molekülorbitalen isolierter Moleküle interpretiert werden. Bei den durch Wasserstoffbrücken-Bindungen stabilisierten offenen Netzwerken der Trimesinsäure (TMA) auf Graphit konnte je nach Lösungsmittel an der flüssig-fest Grenzfläche entweder die "Flower"- oder "Chickenwire"-Struktur eingestellt werden. Zudem konnte die Eignung dieser Schicht als Wirt-Gast-System durch die Einlagerung von C60-Fullerenen und Coronen demonstriert werden. Außerdem gelang die Manipulation einzelner C60 im TMA-Templat mit der STM-Spitze in flüssiger Umgebung bei Raumtemperatur.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die experimentelle Untersuchung organischer Adsorbate mit Hilfe der Raster-Tunnel-Mikroskopie im Ultrahochvakuum (UHV) und an ambienten Bedingungen. Im Zentrum dieser Arbeit stehen Untersuchun-gen an selbstassemblierten Monolagen von Trimesinsäure. Eine vorgeschlagene Gast-Wirt-Struktur aus Trimesinsäure wurde erzeugt und mit submolekularer Auf-lösung abgebildet. Ferner ist es gelungen gezielt Gäste in die Wirtstruktur einzu-lagern und zu manipulieren. Als Gäste konnten, neben Trimesinsäure selbst, Coronen, Fullerene und Gold-Cluster gezeigt werden.

Reused, recycled and regional product criteria within the LEED Green Building rating system are not based on comprehensive environmental assessments and do not ensure a measurable and consistent reduction of environmental burdens. A life cycle assessment (LCA) was conducted for the LEED-certified Medical Sciences Building at the University of Victoria to illustrate how LCA can be used to improve these criteria. It was found that a lack of public LCA data for building products, insufficient reporting transparency and inconsistent data collection methodologies prevent a full incorporation of LCA into LEED. At present, LCA data can be used to determine what building products are generally associated with the highest environmental burdens per unit cost and thus require separate LEED criteria. Provided its deficiencies are rectified in the future, LCA can be fully incorporated into LEED to design environmental burden-based criteria that ensure a measurable and consistent reduction of environmental burdens.

This thesis puts forth the means of a strategic approach to address a persistent problem in the energy system and in this way, to transition the built environment to a future state that is more exergy-aware to curb CO2 emissions. Such a vision is made possible by the six-fold contributions of the research work: I) An analytical model is developed, which for the first time, formulates the CO2 emissions that are compounded in the energy system as a function of the systematic failures to match the supply and demand of exergy. This model is namely the Rational Exergy Management Model or REMM. II) REMM is then applied to analyze the pathways in which it is possible to lead the built environment into addressing structural overshoots in its exergy supply to curb CO2 emissions. The cases that embody these pathways are also analyzed over a base case, including cases for sustainable heating and cooling. III) New tools are designed to augment decision-making and exemplify a paradigm shift in the more rational usage of exergy to curb CO2 emissions. These include a scenario-based analysis tool, new options for CO2 wedges, and a multi-fold solution space for CO2 mitigation strategies based on REMM. IV) The concept of a net-zero exergy building (NZEXB) is developed and related to REMM strategies as the building block of an exergy-aware energy system. The target of a NZEXB is further supported by key design principles, which address shortcomings in state-of-the-art net-zero design. V) A premier building that deployed the key design principles to integrate building technology in an innovative, exergy-aware design and received LEED Platinum is analyzed on the basis of the NZEXB target. The results validate that this building boosts net self-sufficiency and curbs compound CO2 emissions, which are then presented in a proposed scheme to benchmark and/or label future NZEXBs. VI) Based on the scalability of the best-practices of the NZEXB ready building, the means to realize a smarter energy system that has exergy-aware relations in each aspect of the value chain to curb CO2 emissions are discussed. This includes a target for such a network at the community level, namely a net-zero exergy community (NZEXC). As a whole, the results of the thesis indicate that the strategic approach as provided by REMM and the NZEXB target of the research work has the potential to steer the speed and direction of societal action to curb CO2 emissions. The thesis concludes with a roadmap that represents a cyclical series of actions that may be scaled-up at various levels of the built environment in a transition to be in better balance with the Planet. / QC 20111014

Reused, recycled and regional product criteria within the LEED Green Building rating system are not based on comprehensive environmental assessments and do not ensure a measurable and consistent reduction of environmental burdens. A life cycle assessment (LCA) was conducted for the LEED-certified Medical Sciences Building at the University of Victoria to illustrate how LCA can be used to improve these criteria. It was found that a lack of public LCA data for building products, insufficient reporting transparency and inconsistent data collection methodologies prevent a full incorporation of LCA into LEED. At present, LCA data can be used to determine what building products are generally associated with the highest environmental burdens per unit cost and thus require separate LEED criteria. Provided its deficiencies are rectified in the future, LCA can be fully incorporated into LEED to design environmental burden-based criteria that ensure a measurable and consistent reduction of environmental burdens.

Certification of buildings is now a big part of the construction industry. The role and importance of certifications is now undeniable. It has a positive impact on the environment, and in the meantime companies can label themselves as eco-friendly. Skanska is one of the biggest construction companies in Sweden. Lately LEED has become the most common certification system they use on larger commercial buildings. A new version has just been released, but how well has the system adapted to a Swedish market and environment, or vice versa? This can be difficult given that the certification system has been developed for an American market. In combination with the eventual problems given the system’s origin, working with LEED on the construction site is also a lot of work. Our Research indicates that approximately 20% of a project engineer’s time is taken up by work with the system. This thesis examines the possibilities of reducing the amount of time LEED takes up. U.S Green Building Council has released a fourth version of LEED. In order to streamline the work with certification, an updated tool has been made that explains the credit Sourcing of Raw Materials and focuses on the essential parts for people who work in construction. In order to do this the previous tool made by Skanska has been studied, along with interviews with employees of the company. USGBC’s LEED Reference Guide is the core of the information regarding the new version. The conclusion is that given the right tools, the work with LEED can be more efficient.

This thesis deals with the software development to calibration and interpretation of image data measured by a LEEM device. As the imaging technique is uniquely suited for in-situ studies of surface dynamical processes, the attention is mainly paid to methods enabling the evaluation of measurement time series. The phase correlation method based on Fourier transform of images is proposed to temperature shift correction between consecutive frames. The thesis describes the methods of additive and impulse noise filtering, image visualization, the filtration of secondary electrons and the determination of I-V curves from measured image data. Implemented methods are described not only in terms of their mathematical origin, but also with emphasis on the revealing of critical aspects associated with their use. The thesis also focuses on the application of the created algorithm to image data capturing the spatial and temporal evolution of 4,4’-biphenyl-dicarboxylic acid surface phases induced by sample annealing. Based on these evaluations, a suitable procedure is then determined to perform accurate detection and compensation of temperature shift said.

The Si(100) surface and Ga surface phases up to 1 ML on their oxidation have been studied by XPS and LEED. The selective growth of Ga on the SiO2/Si structures fabricated by EBL has been analyzed using SEM and AFM methods. It was proved that Ga clusters grow in structures beside the oxide. The structure of alumina on Ni3Al(111) and NiAl(110) substrates was fully determined by combining the results of STM measurements and DFT simulations. It was determined the alumina/NiAl(110) does not form a suitable template for ordered Fe and Co clusters growth. However, the next research confirmed the alumina/Ni3Al(111) forms template appropriate to clusters growth purpose.