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

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