Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
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5 <strong>Wachstum</strong>, Morphologie und Oxidationszustand von CeO x /Ru(0001)<br />
(a) (b) (c)<br />
2 µm<br />
Abb. 5.5 LEEM-Aufnahmen (a) der sauberen Ru(0001)-Oberfläche und (b) nach<br />
dem <strong>Wachstum</strong> von Ceroxid auf Ru(0001) bei 850 ℃ Substrattemperatur<br />
und p O2 = 5 × 10 −7 Torr Sauerstoffhintergrunddruck aus der annähernd<br />
gleichen Oberflächenregion. (c) zeigt eine Überlagerung von (a) und (b)<br />
nach der Driftkorrektur, um den Einfluss der Substratmorphologie auf<br />
die Ceroxid-Inselform zu verdeutlichen. Das Inset zeigt einen vergrößerten<br />
Bereich der in (b) markierten Insel, die zum einen eine äußerst gerade<br />
Inselkante und zum anderen eine gekrümmte Inselkante aufweist. Die<br />
Krümmung wird durch ein in direkter Nähe befindliches Stufenbündel verursacht,<br />
welches das <strong>Wachstum</strong> behindert. (aus [186])<br />
die senkrecht zur lokalen Kristall-Fehlorientierung ausgerichtet sind. Diese Kanten<br />
folgen eher dem Verlauf der Stufen des Substrates und sind deshalb eher gekrümmt.<br />
Daher weisen die Ceroxid-Inseln oft zwei perfekte gerade Kanten auf, während die<br />
dritte Kante gekrümmt ist, wie das Inset in Abb. 5.5 (b) verdeutlicht. Ex-situ AFM-<br />
Aufnahmen (Daten nicht gezeigt) belegen, dass die Ausbreitung der Ceroxid-Inseln<br />
während des <strong>Wachstum</strong>s an der höher gelegenen Seite einer Stufenkante begrenzt<br />
wird und damit ein Überwachsen der Substratstufen unterbunden ist. Dieses <strong>Wachstum</strong>sverhalten<br />
entspricht dem Modell des Teppichwachstums und ist schematisch in<br />
Abb. 5.6 dargestellt. Wenn die <strong>Wachstum</strong>srichtung der Ceroxid-Inseln (Abb. 5.6 (a))<br />
mit der lokalen Orientierung der Substratstufenkanten übereinstimmt, kommt es<br />
beim Überwachsen der Stufe zu einer Abstandsvergrößerung zwischen Ceroxid-Film<br />
und unterer Substratterrasse in der Umgebung der Substratstufe wie Abb. 5.6 (d)<br />
veranschaulicht. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Ceroxid nicht elastisch genug ist,<br />
um sich der Topografie der Substratstufe anzupassen und es dadurch zu einer verminderten<br />
Wechselwirkung zwischen Ceroxid-Film und Substrat kommt. Aus thermodynamischer<br />
Sicht führt die Summe aus zusätzlicher elastischer Verformungsenergie<br />
und reduzierter Wechselwirkungsenergie zwischen Film und Substrat zu einer Vergrößerung<br />
der Gesamtenergie pro Ceroxid-Oberflächeneinheit. Dies bewirkt selbst<br />
unter Vernachlässigung von kinetischen Effekten eine erhebliche Aktivierungsener-<br />
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