Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
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5 <strong>Wachstum</strong>, Morphologie und Oxidationszustand von CeO x /Ru(0001)<br />
Eck et al. zwischen Cer und Rhodium für das <strong>Wachstum</strong> von Ceroxid auf Rh(111)<br />
in Abhängigkeit der Bedeckung und der Temperatur (T 700 ℃) nachweisen.<br />
In einer sehr aktuellen Studie (Juli 2013) zum <strong>Wachstum</strong> von Ceroxid auf Re(0001),<br />
welches bei Raumtemperatur deponiert wurde und anschließend bei 850 K in einem<br />
Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 1 × 10 −7 mbar ausgeheilt wurde, konnten<br />
Grinter et al. [105] mit Hilfe von resonanter Röntgen-Photoemissionselektronenmikroskopie<br />
(XPEEM) beobachten, dass die Ceroxid-Inseln mit einer lateralen Ausdehnung<br />
von 20 nm bis 300 nm einen nahezu einheitlichen Oxidationszustand aufwiesen.<br />
Des Weiteren konnten sie verschiedene Rotationsdomänen in LEED- und<br />
LEEM-Aufnahmen identifizieren.<br />
5.2 <strong>Wachstum</strong>smodus von Ceroxid auf Ru(0001)<br />
Zur Aufklärung des <strong>Wachstum</strong>smodus zeigt Abb. 5.1 LEEM-Aufnahmen mit einem<br />
Gesichtsfeld (FOV) von 6 µm während des <strong>Wachstum</strong>s von Ceroxid auf Ru(0001)<br />
bei unterschiedlichen Substrattemperaturen und zunehmender Ceroxid-Bedeckung.<br />
Der Sauerstoffhintergrunddruck während des <strong>Wachstum</strong>s betrug zwischen p O2 =<br />
2 × 10 −7 Torr und p O2 = 5 × 10 −7 Torr, während der Cer-Fluss bei 0,5 Å /min lag.<br />
Dies führt zu hoch oxidiertem CeO 2−δ , wobei δ nahezu null beträgt, wie in Abschnitt<br />
5.2.2 gezeigt werden wird. Für jede <strong>Wachstum</strong>stemperatur ist eine Serie<br />
von drei LEEM-Aufnahmen gezeigt (575 ℃, (a)–(c); 800 ℃, (d)–(f); 900 ℃, (g)–(i);<br />
1000 ℃, (j)–(l)). Die erste Aufnahme einer jeden Serie zeigt dabei die Ru(0001)-<br />
Oberfläche mit atomaren Stufenkanten (dünne schwarze Linien), Stufenbündeln<br />
(breite schwarze Linien) und den dazwischenliegenden Substratterrassen, wobei die<br />
Ru(0001)-Oberfläche dem während des Ceroxid-<strong>Wachstum</strong>s verwendeten Sauerstoffhintergrunddruck<br />
schon ausgesetzt ist, der Shutter des Ceroxid-Verdampfers jedoch<br />
noch geschlossen ist. Das anfängliche <strong>Wachstum</strong> mit Ceroxid-Bedeckungen zwischen<br />
0,02 ML–0,05 ML wird durch die zweite LEEM-Aufnahme einer Serie veranschaulicht,<br />
wobei eine Ceroxid-Monolage (ML) einer O-Ce-O Trilage der CeO 2 (111)-<br />
Fluorit-Struktur mit einer Schichtdicke von 3,12 Å entspricht. Es ist in den LEEM-<br />
Bildern die anfängliche Nukleation von Ceroxid-Inseln auszumachen. Schließlich<br />
zeigt die dritte Aufnahme einer jeweiligen Serie das fortgeschrittene <strong>Wachstum</strong> bei einer<br />
Bedeckung zwischen 0,61 ML und 1,83 ML, bei dem sich bereits einzelne Ceroxid-<br />
Inseln mit einer fast perfekt vollständigen dreieckigen Form ausgebildet haben. In<br />
den Aufnahmen (f) und (i) rührt der Kontrastunterschied verglichen mit den restlichen<br />
LEEM-Aufnahmen von einer veränderten kinetischen Energie der Elektronen<br />
von E kin = 16,4 eV im Gegensatz zu E kin = 13,1 eV her.<br />
Die <strong>Wachstum</strong>ssequenz bei 575 ℃ erweckt zuerst den Eindruck, dass sich bei dieser<br />
<strong>Wachstum</strong>stemperatur ein geschlossener Ceroxid-Film ausbildet. Bei höheren<br />
<strong>Wachstum</strong>stemperaturen bilden sich jedoch freistehende Ceroxid-Inseln aus, deren<br />
Größe und Nukleationsdichte von der Substrattemperatur abhängen. Eine weitere<br />
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