Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
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4.5 Charakterisierung von <strong>Seltenerdoxid</strong>-Filmen mit Schichtdicken im Bereich<br />
einiger Nanometer mit Hilfe von XRD und GIXRD<br />
(00l)-CTR bestimmten Wert überein. Ein Vergleich der bestimmten vertikalen Gitterkonstanten<br />
mit den Werten für die Volumenkristallstrukturen in Tab. 4.8 zeigt,<br />
dass die bestimmten a ⊥ -Werte näher an den Volumenwerten für die Fluoritstruktur<br />
(CeO 2 ) liegen als an den Volumenwerten für die Bixbyit-Phase (c-Ce 2 O 3 ).<br />
Der Oxidationszustand der Ceroxid-Filme wurde nachträglich ex-situ durch XPS<br />
des O1s-Niveaus bestimmt (Daten nicht gezeigt). Dabei zeigen die Ceroxid-Filme<br />
im Rahmen des Fehlers in der O1s-Analyse den gleichen Oxidationszustand auf,<br />
wobei sich der Oxidationszustand auf CeO 1,85 beläuft. Geht man davon aus, dass<br />
die Schichtdicken der beiden Ceroxid-Filme vergleichbar sind, ist der mittlere Oxidationszustand<br />
für beide Proben identisch. Dies bedeutet jedoch, dass die Abweichung<br />
in der vertikalen Gitterkonstante (vgl. Tab. 4.9) nicht auf den Oxidationszustand<br />
der Ceroxid-Filme zurückzuführen ist. Vielmehr ist davon auszugehen, dass<br />
für (1-Cl) nur eine der beiden koexistierenden Phasen lateral eine hohe Ordnung<br />
aufweist und somit zur Beugung im (01l)-CTR beiträgt, während die andere Phase<br />
lateral eher ungeordnet ist. Dafür sprechen auch die Schichtdickenoszillationen<br />
des Ceroxid-Bragg-Reflexes bei l = 4 /3, die auf eine sehr hohe kristalline Qualität<br />
der in den (01l)-CTR beugenden Phase mit geringen Rauigkeiten an den Grenzflächen<br />
hindeutet. Ein plausibles Modell könnte demnach eine laterale Koexistenz<br />
von voll oxidiertem hochkristallinem CeO 2 mit einer vertikalen Gitterkonstante von<br />
3,08 Å sein und lateral schlecht geordnetem Ce 2 O 3 . Die Zusammensetzung müsste<br />
dann dem mittleren Oxidationszustand aus der XPS-Analyse entsprechen. Dieses<br />
Modell ist jedoch im Gegensatz zu sämtlichen anderen Beugungsergebnissen<br />
und Transmissionselektronenmikroskopie-Aufnahmen (Daten nicht gezeigt), die ein<br />
reines Schichtwachstum nahelegen und kein <strong>Wachstum</strong> in Säulen erkennen lassen.<br />
Möglicherweise tritt dieses Phänomen jedoch in einem ganz bestimmten <strong>Wachstum</strong>sfenster<br />
auf, das für diese Probenpräparation genau getroffen wurde. Eine Erklärung<br />
für dieses Szenario könnte eine nicht perfekte Chlor-Passivierung darstellen,<br />
sodass es nur auf perfekt Chlor-passivierten Bereichen zu einem hochkristallinen<br />
CeO 2 -<strong>Wachstum</strong> kommt, während die schlecht Chlor-passivierten Bereiche zu einem<br />
<strong>Wachstum</strong> von minderer kristalliner Qualität führen. Die LEED-Untersuchungen vor<br />
dem Ceroxid-<strong>Wachstum</strong> zeigten jedoch keine Anzeichen für eine nicht vollständige<br />
Chlor-Passivierung.<br />
Um weiteren Aufschluss über die vorliegenden Ceroxid-Phasen zu erhalten, wurden<br />
reziproke Gitterkarten in lateraler Richtung bei konstantem l-Wert in der Nähe<br />
des (01 1 /3) S -Reflexes aufgenommen, die in Abb. 4.50 dargestellt sind. Qualitativ<br />
ergeben die lateralen Schnitte durch den reziproken Raum den Eindruck von einem<br />
pseudomorphen Ceroxid-<strong>Wachstum</strong>, da die breiten Ceroxid-Reflexe annähernd<br />
symmetrisch um den scharfen Silizium-CTR verlaufen. Für die quantitative Analyse<br />
wurde die Reflex-Position entlang der k-Richtung, welche einen Winkel von 30 ° mit<br />
der ∆Q ‖ -Achse einschließt, mit Hilfe von Gauß-Profilen bestimmt. Für die lateralen<br />
Gitterkonstanten ergeben sich die in Tab. 4.10 zusammengefassten Werte. Für den<br />
Fehler der lateralen Gitterkonstante kann von ∆a ‖ = 0,005 Å ausgegangen werden.<br />
Die laterale Gitterkonstante für Präparationsbedingungen (1-Cl) und (5-Cl) ist<br />
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