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

5.1 Stand der Wissenschaft
rigen Bedeckungen traten zusätzlich Ru(0001)-(1 × 1)-Reflexe des Substrates und
Ru(0001)-(2 × 2)O-Reflexe der Sauerstoff-belegten Ruthenium-Oberfläche auf, während
bei hohen Bedeckungen die Ruthenium-Oberfläche vollständig durch Ceroxid
bedeckt war und nur noch p(1,4 × 1,4)-Reflexe beobachtet wurden. Lu et al. spekulieren
anhand von STM-Ergebnissen, dass das p(1,4 × 1,4)-Beugungsmuster durch
ein (5 × 5) auf (7 × 7) Koinzidenzgitter von Ceroxid auf Ru(0001) erklärt werden
kann. Weiterhin konnten Lu et al. zeigen, dass die p(1,4 × 1,4)-Beugungsreflexe
durch ein nachträgliches Heizen bei 900 K in einem Sauerstoffhintergrunddruck von
p O2 = 4 × 10 −7 mbar schärfer wurden, das Ceroxid deshalb eine bessere Ordnung
aufwies und sie wiesen durch STM-Untersuchungen nach, dass es zur Bildung von
größeren Ceroxid-Inseln kam. Für Ceroxid auf Cu(111) zeigte das Beugungsmuster
für eine Bedeckung im Bereich von 2 ML Ceroxid und einer Substrattemperatur
von 520 K scharfe (1,5 × 1,5)-Reflexe zusammen mit schwachen (1 × 1)-Reflexen des
Cu(111)-Substrats [192, 193]. Beim Heizen des Substrats auf 970 K wurden die Reflexe
schärfer und die Intensität der (1 × 1)-Reflexe des Cu(111)-Substrates nahm
zu. Dies deutet ebenfalls auf ein Wachstum geordneter Ceroxid-Inseln hin, wobei
die Inseldichte bei zunehmender Temperatur abnimmt und gleichzeitig eine größere
Substratfläche exponiert wird. Für Ceroxid auf Pt(111) wird wieder ein p(1,4×1,4)-
Beugungsmuster beobachtet [203], wobei neuere Studien von Luches et al. [206]
neben den p(1,4 × 1,4)-Reflexen für Submonolagen-Bedeckung Satelliten-Reflexe
beobachteten, die auf Rotationsdomänen hindeuten, welche um ±5 ° gegeneinander
rotiert sind. Für das Wachstum von Ceroxid auf Rh(111) beobachteten Eck et
al. [197] für Bedeckungen im Submonolagen-Bereich bis zu mehreren Monolagen
ein p(1,4 × 1,4)-Beugungsmuster über einen Temperaturbereich von 300 ℃–750 ℃.
Dieses war für Wachstumstemperaturen von 300 ℃–550 ℃ von Satelliten-Reflexen
begleitet, die sie durch Mehrfachbeugung erklärten.
Neben den strukturellen Untersuchungen durch STM und LEED wurde das Ceroxid-
Wachstum auf den Übergangsmetallen für Bedeckungen im Submonolagen-Bereich
bis hin zu mehreren Monolagen mit Hilfe von XPS spektroskopiert [192,193,195,197,
204]. Die XPS-Untersuchungen zeigten, dass Ceroxid auf Ru(0001) beim Wachstum
in Sauerstoffhintergrunddruck oder durch nachträgliche Oxidation bei Sauerstoffpartialdrücken
von p O2 = 1×10 −7 mbar vollständig oxidiert werden konnte und somit als
CeO 2 vorlag. Weiterhin war es Mullins et al. [195] möglich, durch Deposition von metallischem
Cer auf Ru(0001) in einem Sauerstoffhintergrunddruck von 1 × 10 −8 Torr
vollständig reduziertes Ce 2 O 3 zu wachsen, wie sie anhand des Ce4d-Niveaus nachwiesen.
Durch die spektroskopische Charakterisierung des Oxidationszustandes in
Abhängigkeit der Temperatur konnte festgestellt werden, dass es zu einer Zunahme
von Sauerstoff-Fehlstellen mit steigender Temperatur kommt. Auf Cu(111) blieb
das Ceroxid thermisch stabil bis zu einer Temperatur von 1070 K [192], wohingegen
Hardacre et al. [203] beim Wachstum von Ceroxid auf Pt(111) eine Legierungsbildung
zwischen Cer und Platin bei einer Temperatur von etwa 1100 K beobachteten,
die mit einer geringen Reduktion des Ceroxids einherging. Eine Oberflächen-
Legierungsbildung, die mit einer Zersetzung des Ceroxids einherging, konnten auch
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