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