Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB

5 Wachstum, Morphologie und Oxidationszustand von CeO x /Ru(0001)
den. Einen allgemeinen sehr guten Überblick zur Forschung an Modellkatalysatoren
bieten [37, 43, 44, 48, 188–190].
5.1.1 Wachstum von Ceroxid auf Übergangsmetallen
In den letzten Jahren wurden inverse Modellkatalysatoren [45] durch das epitaktische
Wachstum von Ceroxid auf verschiedensten Übergangsmetallen, wie z. B.
Au(111) [191], Cu(111) [192–194], Ni(111) [195], Re(0001) [105, 196], Rh(111) [197,
198], Ru(0001) [49,53,195,199–201], Pd(111) [202] und Pt(111) [203–206] realisiert.
Dabei wurde das Ceroxid hauptsächlich durch das Elektronenstrahlverdampfen von
Cer-Metall in einem Sauerstoffhintergrunddruck oder durch die gezielte Nachoxidation
nach der Deposition auf den einkristallinen Übergangsmetall-Substraten gewachsen.
Ceroxid weist gegenüber den Übergangsmetallen eine sehr große Gitterfehlanpassung
auf, die für Ruthenium und Rhenium ∼ 40 % [192, 195] beträgt und für andere
Übergangsmetalle ähnlich große Werte annimmt. Deshalb ist davon auszugehen,
dass es zu einem Volmer-Weber- oder Stranski–Krastanov-Wachstum kommt und
sich somit 3D-Ceroxid-Inseln auf den Substraten ausbilden.
Dies wurde bereits bei geringen Bedeckungen und für Substrattemperaturen zwischen
250 ℃ und 700 ℃ durch STM-Untersuchungen beobachtet. Für Submonolagen-
Bedeckungen von Ceroxid auf Ru(0001) stellten Lu et al. [199] ein Volmer-Weber-
Wachstum von CeO 2 -Inseln fest, die eine unregelmäßige Form aufwiesen und teilweise
um 30 ° gegeneinander rotiert waren. Zusätzlich konnten sie zeigen, dass die
Nukleation der Inseln vermehrt an Stufenkanten stattfindet. Für das Wachstum von
0,9 Monolagenäquivalenten (MLE) Ceroxid auf Rh(111) fanden Eck et al. [197] nach
dem Heizen auf 680–700 ℃ geordnete kristalline Ceroxid-Inseln, die hauptsächlich
eine hexagonale Form aufwiesen. Bei niedrigeren Substrattemperaturen von 250 ℃
und einer Bedeckung von 2,5 MLE Ceroxid beobachteten sie eine erhöhte Inseldichte
bei gleichzeitig kleinerer Inselgröße, wobei die Ceroxid-Inseln eine verminderte
Kristallinität aufwiesen. Es konnte festgestellt werden, dass geschlossene Ceroxid-
Filme von mehreren Monolagen aufgrund des Insel-Wachstums eine sehr große Oberflächenrauhigkeit
und hohe Defektdichten zeigen [199]. Neuere Studien von Nilius
et al. [53] konnten mit Hilfe von STM und Rastertunnelspektroskopie (scanning
tunneling spectroscopy, STS) für die Tieftemperatur-Deposition bei 100 K und anschließender
Deposition bei 700 K zeigen, dass sich ein Ceroxid-Film ausbildet, der
zusätzlich Ceroxid-Inseln mit unterschiedlichen Stufenkanten aufweist. Die Stufenkanten
besitzen dabei verschiedene Orientierungen und unterscheiden sich deutlich
in der elektronischen Struktur.
Durch die Untersuchungen des Ceroxid-Wachstums auf Ru(0001) mit Hilfe der Beugung
von niederenergetischen Elektronen (LEED) konnten Mullins et al. [195] und
Lu et al. [199] im Bereich von Submonolagen-Bedeckungen bis zu mehreren Monolagen
Ceroxid ein p(1,4 × 1,4)-Beugungsmuster ausmachen [195, 199]. Bei nied-
146