Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
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5.2 <strong>Wachstum</strong>smodus von Ceroxid auf Ru(0001)<br />
Einfluss auf die Auswertung bezüglich des Oxidationszustands. Für das Ceroxid-<br />
<strong>Wachstum</strong> bei geringerem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 1 × 10 −8 Torr und<br />
einer <strong>Wachstum</strong>stemperatur von 360 ℃ zeigt Abb. 5.7 (b) das wieder um den inelastischen<br />
Sekundärelektronenhintergrund bereinigte Ce4d-Spektrum. Der Oxidationszustand<br />
fällt für diese Präparationsbedingungen sehr viel geringer aus, da die Peaks<br />
W ′′′ und X ′′′ relativ zur Gesamtintensität des Spektrums sehr viel weniger Intensität<br />
aufweisen.<br />
Normalerweise beobachtet man für Ceroxid auf Metallsubstraten beim Heizen auf<br />
hohe Temperaturen, dass das Ceroxid drastisch reduziert wird und sich der Oxidationszustand<br />
damit verringert [196,204]. Hier konnte jedoch gezeigt werden, dass es<br />
selbst bei Temperaturen von bis zu 850 ℃ durch einen Sauerstoffhintergrunddruck<br />
von p O2 = 5×10 −7 Torr möglich ist, hoch oxidiertes Ceroxid zu wachsen. Durch resonante<br />
Photoelektronenspektroskopie (RPES) des Ceroxid-Valenzbandes [213] konnte<br />
gezeigt werden, dass für eine <strong>Wachstum</strong>stemperatur von 430 ℃ bereits ein Sauerstoffhintergrunddruck<br />
von p O2 = 1 × 10 −7 Torr ausreicht, um voll oxidiertes Ceroxid<br />
zu wachsen (Daten nicht gezeigt).<br />
Insgesamt kann gefolgert werden, dass Ceroxid beim <strong>Wachstum</strong> mit einer <strong>Wachstum</strong>srate<br />
von 0,5 Å /min und einem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 1×10 −8 Torr<br />
teilweise reduziert ist, während ein hoher Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 =<br />
5 × 10 −7 Torr bis zu sehr hohen Temperaturen von 850 ℃ zu nahezu voll oxidiertem<br />
Ceroxid führt.<br />
5.2.3 Laterale Beziehung der Ceroxid-Inseln zum Substrat<br />
Um die laterale Beziehung zwischen Ceroxid-Inseln und Ru(0001)-Substrat in Abhängigkeit<br />
des Ceroxid-Oxidationszustandes und der Präparationsbedingungen aufzuklären,<br />
ist vor allem das SPELEEM-Instrument von Elmitec im niederenergetischen<br />
Elektronenbeugungsmodus (LEED) wegen der hohen Sensitivität und Auflösung<br />
gegenüber konventionellen LEED-Instrumenten prädestiniert. Abbildungen<br />
5.8–5.13 zeigen Beugungsbilder von Ceroxid, welches bei verschiedenen Präparationsbedingungen<br />
und damit auch unterschiedlichen Oxidationszuständen auf Ru(0001)<br />
gewachsen wurde.<br />
Bevor die teilweise recht komplexen LEED-Aufnahmen vorgestellt und analysiert<br />
werden, soll noch einmal ein kurzer Überblick über die bereits publizierten und zu<br />
erwartenden LEED-Muster von Ceroxid auf Ru(0001) und anderen Übergangsmetallen<br />
gegeben werden. Vergleicht man die Oberflächengitterkonstanten von Ceroxid<br />
(a CeO 2(111)<br />
S = 3,82 Å, a Ce 2O 3 (111)<br />
S = 3,95 Å, a Ce 2O 3 (0001)<br />
S = 3,89 Å) [37] mit der Oberflächengitterkonstanten<br />
von Ru(0001) (a Ru(0001)<br />
S = 2,706 Å), so erhält man für die<br />
LEED-Aufnahmen in der einfachsten Annahme eine inkohärente Überlagerung von<br />
3- oder 6-zähligen Beugungsbildern, wobei die Ceroxid-Reflexe um das 1,41–1,46 fache<br />
näher am (00)-Reflex liegen als die Ru(0001)-Reflexe. Sind die Ceroxid-Reflexe<br />
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