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

5 Wachstum, Morphologie und Oxidationszustand von CeO x /Ru(0001)
gefolgert werden, dass es durch das Heizen auf hohe Temperaturen möglich ist B-
Typ Ceroxid-Rotationsdomänen vollständig zu unterdrücken. Gleichzeitig geht dies
jedoch mit dem Verlust einer vollständig bedeckten Ruthenium-Oberfläche einher,
wie die starke Zunahme der Ru(0001)-Beugungsreflexe nahelegt. Die gleiche Untersuchung
während des Heizens wurde ebenfalls bei einem Sauerstoffhintergrunddruck
von p O2 = 3 × 10 −7 Torr durchgeführt (Daten nicht gezeigt). Es konnte eine qualitativ
gleichwertige Änderung des Beugungsmusters mit zunehmender Temperatur
beobachtet werden. Obwohl ein relativ hoher Sauerstoffhintergrunddruck während
des Heizens herrschte, bildete sich keine p(2×2)O Sauerstoffphase aus. Daraus kann
geschlussfolgert werden, dass zum einen der Sauerstoffhintergrunddruck während des
Heizens keinen Einfluss auf die Stabilität der A- und B-Typ Ceroxid-Domänen hat
und zum anderen die p(2 × 2)O Phase nur bei der Deposition von Ceroxid bei hohen
Wachstumstemperaturen entsteht und sich nicht durch das Heizen einstellt. Eine
charakteristische LEEM-Aufnahme nach dem Heizen auf 1000 ℃ unter Sauerstoffhintergrunddruck
ist in Abb. 5.12 (f) dargestellt. Ein Vergleich mit Abb. 5.1 (j)–(l)
offenbart sofort die unterschiedliche Morphologie des Ceroxids. Während sich beim
Hochtemperatur-Wachstum große fast perfekt dreieckige Ceroxid-Inseln ausbilden,
sind nach dem Heizen unregelmäßig geformte sehr viel kleinere Ceroxid-Inseln zu
beobachten.
Nachdem in sämtlichen LEED-Untersuchungen die für Ceroxid charakteristischen
p(1,4 × 1,4) Beugungsreflexe nachgewiesen werden konnten, zeigt Abb. 5.13 (a) eine
LEED-Aufnahme bei einer erhöhten kinetischen Energie von E kin = 148,5 eV nach
dem Wachstum von Ceroxid bei 700 ℃ und einem Sauerstoffhintergrunddruck von
p O2 = 2 × 10 −7 Torr, um den reziproken Raum noch detaillierter zu untersuchen
und um aufzuklären, ob es sich bei dem p(1,4 × 1,4) Beugungsmuster um eine kommensurable
oder inkommensurable Überstruktur handelt. Um die Beugungsreflexe
besser zuordnen zu können, sind in dem vergrößerten Ausschnitt (Abb. 5.13 (b)) des
Beugungsbildes aus Abb. 5.13 (a) die wichtigsten Reflexe und die mögliche Position
von Ceroxid-Rotationsdomänen farblich hervorgehoben. Das Beugungsbild weist
wie das bei E kin = 60 eV aufgenommene LEED-Bild (Abb. 5.9 (a)) die Ru(0001)-
(schwarze Kreise) und die p(1,4 × 1,4)-Beugungsreflexe (rote Kreise) auf. Zusätzlich
sind auch die p(2 × 2)-Reflexe auszumachen, die eine Aufspaltung aufgrund der
Antiphasen-Domänen aufweisen (blaue Ellipsen). Aufgrund der hohen Auflösung des
SPELEEM-Instruments können in Abb. 5.13 zum ersten Mal n /7-Reflexe beobachtet
werden, die durch schwarze Punkte hervorgehoben sind. Da sämtliche n /7-Reflexe
eine vergleichbare Intensität aufweisen, kann ein (5 × 5) auf (7 × 7) Koinzidenzgitter
von Ceroxid auf Ru(0001) ausgeschlossen werden, da die Intensität der einzelnen n /7-
Reflexe ansonsten eine für ein Moiré-Muster typische Modulation aufweisen müsste.
Dieses bedeutet also, dass Ceroxid auf Ru(0001) eine kommensurable (7 × 7) Überstruktur
ausbildet. Die 5 /7-Reflexe weisen deshalb eine erhöhte Intensität auf, da sie
von den (1×1)-Beugungsreflexen der CeO 2−δ (111)-Volumenstruktur überlagert werden.
Das Beugungsbild lässt sich demnach durch die inkohärente Superposition der
Beugung an CeO 2−δ -Inseln und an dünnen Insel-Bereichen erklären, an denen die ki-
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