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

5 Wachstum, Morphologie und Oxidationszustand von CeO x /Ru(0001)
deshalb zu den B-Typ Ceroxid-Rotationsdomänen. Da es keinen sichtbaren qualitativen
Unterschied in dem Nukleationsverhalten, der Form und der Verteilung der
Inseln auf der Oberfläche zwischen den A-Typ und den B-Typ Domänen gibt, liegt
der Verdacht nahe, dass bei Nukleation der Ceroxid-Inseln an Stufenkanten und
Stufenbündeln die lokale Orientierung der Stufenkanten und Stufenbündel die azimutale
Ausrichtung und damit den Typ der Ceroxid-Inseln zum Substrat bestimmt.
Dies verdeutlicht noch einmal den starken Einfluss der Substratmorphologie von
Ru(0001) auf das Wachstum der Ceroxid-Inseln.
Neben den Ru(0001)-Beugungsreflexen und dem p(1,4 × 1,4) Ceroxid-Beugungsmuster
weisen die LEED-Aufnahmen in den Abbildungen 5.9 und 5.10 zusätzlich
die p(2 × 2)O Sauerstoffphase [214, 215] auf. Obwohl die p(2 × 2)3O Sauerstoffphase
[216] anhand des Beugungsmusters nicht ausgeschlossen werden kann, ist das Auftreten
dieser Phase bei den sehr hohen Wachstumstemperaturen von 700 ℃–1000℃
sehr unwahrscheinlich. Aus diesem Grund wird von der p(2 × 2)O Sauerstoffphase
ausgegangen. Die zugehörigen p(2 × 2)O Beugungsreflexe zeigen in Abb. 5.9 (a) und
Abb. 5.10 (a) und (b) eine zusätzliche Aufspaltung, die auf Antiphasen-Domänen mit
einer in diesem Bereich temperaturunabhängigen Domänengröße von (3,2 ± 0,2) nm
zurückgeführt werden kann. Lediglich für eine Wachstumstemperatur von 800 ℃
(Abb. 5.9 (b)) kann keine Aufspaltung der p(2 × 2)O Beugungsreflexe vorgefunden
werden und es kommt somit bei dieser Wachstumstemperatur zu keiner Ausbildung
von Antiphasen-Domänen.
Für die Deposition von Ceroxid bei Substrattemperaturen von 360 ℃–1000 ℃ und
den verwendeten Sauerstoffhintergrunddrücken von p O2 = 1 × 10 −8 Torr bis p O2 =
5 × 10 −7 Torr kann das Wachstum von ausgedehnten Facetten anhand von LEED-
Untersuchungen des reziproken Raums im Bereich von 40 eV–100 eV ausgeschlossen
werden. Dies ist in sehr gutem Einklang mit den Ergebnissen aus den AFM-
Untersuchungen, die die Präsenz sehr steiler Ceroxid-Inselkanten belegen.
Um zusätzlich die Struktur und Morphologie des Ceroxids auf Ru(0001) während
des Heizens auf hohe Temperaturen zu studieren, zeigt Abb. 5.12 (a)–(e) LEED-
Aufnahmen während des Heizens von 430 ℃ bis 1000 ℃ nach dem Wachstum von
2,4 ML Ceroxid bei 430 ℃ und einem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 2 ×
10 −7 Torr. Das Heizen wurde dabei im UHV durchgeführt ohne die Probe einem
Sauerstoffhintergrunddruck auszusetzen. Abb. 5.12 (a) zeigt das Beugungsbild von
voll oxidiertem CeO 2 , welches bei einer niedrigen Temperatur von 430 ℃ gewachsen
wurde, mit der charakteristischen Verteilung von A- und B-Typ Ceroxid-Rotationsdomänen.
Mit zunehmender Temperatur nimmt die Intensität der B-Typ
Beugungsreflexe relativ zu den A-Typ Reflexen ab, während die Ru(0001)-Beugungsreflexe
an Intensität gewinnen. Zum Ende des Heizens bei 1000 ℃ besitzen
die Ru(0001)-Reflexe die höchste Intensität im Beugungsbild (Abb. 5.12 (e)) und
es sind nur noch A-Typ Ceroxid-Domänen in der LEED-Aufnahme auszumachen.
Sämtliche B-Typ Beugungsreflexe haben mit zunehmender Temperatur so stark an
Intensität verloren, dass sie bei 1000 ℃ vollständig verschwunden sind. Daraus kann
164