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

5 Wachstum, Morphologie und Oxidationszustand von CeO x /Ru(0001)
Für vollständig oxidiertes CeO 2 ändert sich das Beugungsbild vor allem durch eine
andere Verteilung der Ceroxid-Rotationsdomänen drastisch, wie Abb. 5.8 (b) zeigt.
Erneut kann die p(1,4×1,4)-Überstruktur zusammen mit sehr schwachen Ru(0001)-
Beugungsreflexen ausgemacht werden. Dies weist auf geordnete A-Typ Rotationsdomänen
und eine fast vollständig bedeckte Ru(0001)-Oberfläche hin. Die B-Typ
Rotationsdomänen zeigen für vollständig oxidiertes Ceroxid jedoch eine mittlere Rotation
von 〈ϕ〉 = 30 ° im Gegensatz zu 〈ϕ〉 = 0 ° für teilweise reduziertes Ceroxid
auf. Dies wird durch die gestrichelte schwarze Linie in Abb. 5.8 (b) hervorgehoben.
Da die A-Typ Domänenintensität sehr viel höher als die Intensität der B-Typ Rotationsdomänen
ist, kann gefolgert werden, dass sehr viel weniger B-Typ als A-Typ
Rotationsdomänen für voll oxidiertes CeO 2 vorliegen. Darüber hinaus sind hauptsächlich
nur noch drei unterschiedliche B-Typ Domänen zu beobachten. Dies ist im
Gegensatz zum reduzierten Ceroxid-Wachstum, das eine eher gaußförmige Verteilung
mit einer Vielzahl von B-Typ Domänen aufweist.
Die reine Existenz von Ceroxid-Rotationsdomänen wurde bereits von Lu et al. beobachtet,
die mit Hilfe von STM Ceroxid-Domänen mit einem relativen Rotationswinkel
von 30 ° bestimmen konnten. Obwohl in ihrer Studie in LEED-Aufnahmen zusätzliche
rotierte Ceroxid-Domänen auftraten, wurden diese nicht mit den Präparationsbedingungen
und dem Oxidationszustand von Ceroxid in Verbindung gebracht.
Es ist demnach in der vorliegenden Arbeit das erste Mal gelungen, das Auftreten
eines bestimmten Typs von Ceroxid-Inseln mit dem Oxidationszustand zu korrelieren.
Dabei konnte gezeigt werden, dass bei einem niedrigen Oxidationszustand
die mittlere Ausrichtung der B-Typ Ceroxid-Rotationsdomänen mit der azimutalen
Ausrichtung des Substratkristallgitters übereinstimmt, wobei man für voll oxidiertes
CeO 2 einen mittleren Rotationswinkel von 30 ° relativ zum Substrat findet. Darüber
hinaus geht die Anzahl der B-Typ Rotationsdomänen mit einem Anstieg des Oxidationszustandes
von Ceroxid bei einer Wachstumstemperatur von 430 ℃ deutlich
zurück.
Um zusätzlich den Einfluss der Wachstumstemperatur auf die laterale Ceroxid-
Filmstruktur für hoch oxidiertes Ceroxid zu untersuchen, werden im Folgenden
die LEED-Aufnahmen von Ceroxid auf Ru(0001) analysiert, welches bei höheren
Wachstumstemperaturen von 700 ℃–1000 ℃ gewachsen wurde. Der Sauerstoffhintergrunddruck
während des Wachstums lag dabei zwischen p O2 = 2 × 10 −7 Torr und
p O2 = 5 × 10 −7 Torr, um einen hohen Oxidationszustand des Ceroxids sicherzustellen.
Die entsprechenden LEED-Aufnahmen sind in den Abbildungen 5.9 und 5.10
gezeigt. In den Beugungsbildern weisen die Ru(0001)-Beugungsreflexe eine sehr hohe
Intensität auf. Dies weist auf einen diskontinuierlichen Ceroxid-Film hin, welches in
sehr guter Übereinstimmung mit den LEEM-Resultaten aus Abschnitt 5.2 ist, die
ein Volmer-Weber-Wachstum offenbarten und für zunehmende Wachstumstemperaturen
eine verminderte Nukleationsdichte und das Wachstum von Ceroxid-Inseln
mit zunehmender Größe zeigten. Weiterhin kann für die Substrattemperaturen zwischen
700 ℃ und 1000 ℃ das p(1,4 × 1,4) Beugungsmuster deutlich erkannt werden.
Abhängig von der Substrattemperatur während des Wachstums kommt es jedoch
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