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