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

5.3 Lokaler Oxidationszustand der Ceroxid-Inseln
(a)
2 µm
(b)
Reflectivity (arb. units)
CeO 2
(111)-A
CeO 2
(111)-B
(2x1)-O
10 20 30 40 50
Electron Energy (eV)
Abb. 5.15 (a) LEEM-Aufnahme nach dem Wachstum von Ceroxid bei 850 ℃ Substrattemperatur
und p O2 = 5×10 −7 Torr Sauerstoffhintergrunddruck mit
drei markierten Bereichen aus denen die I(V)-Kurven in (b) extrahiert
wurden. Die drei Bereiche entsprechen A-Typ (rot) und B-Typ (blau)
Ceroxid-Domänen und der mit Sauerstoff belegten Ru(0001)-Oberfläche
(grün). (aus [186])
Substrat und Ceroxid-Insel den Oxidationszustand nicht beeinflusst. Darüber hinaus
konnte durch die Auswertung ganzer Ceroxid-Insel-Bereiche durch I(V)-Kurven
(Kurven nicht gezeigt) die Homogenität des Oxidationszustandes im Bereich von
etwa 10 nm aufgeklärt werden. Diese konstante Verteilung des Oxidationszustandes
konnte auch für Ceroxid auf Re(0001) von Grinter et al. [105] mit einer Auflösung
von 30 nm beobachtet werden. Die I(V)-Kurve aus dem mit Sauerstoff belegten
Ruthenium-Substratbereich weist den typischen Verlauf für die (2 × 1)/(2 × 2)O
Phase auf, wie sie auch mit Hilfe von LEED beobachtet werden konnte (vgl. Abschnitt
5.2.3).
Um die vollständige Reduktion von Ceroxid ausgehend von CeO 2 durch die zyklische
Adsorption von Methanol bei p CH3 OH = 1 × 10 −6 Torr und die Desorption
der Reaktionsprodukte durch Heizen auf 480 ℃ in-situ verfolgen zu können, zeigt
Abb. 5.16 kontinuierliche I(V)-Kurven während des gesamten Reduktionsvorgangs.
Die benötigte Zeit zur Aufnahme einer I(V)-Kurve lag dabei bei ca. 50 s. Prinzipiell
kann diese Zeit jedoch noch weiter verkürzt werden, wenn lediglich die Bereiche,
welche charakteristische Peaks für den Oxidationszustand enthalten, aufgenommen
werden. Zusätzlich sind in der Abbildung die während der Adsorption von Methanol
und der anschließenden Desorption der Reaktionsprodukte verwendeten Substrattemperaturen
vermerkt. Die y-Achse kennzeichnet die Nummerierung der jeweiligen
I(V)-Kurve in chronologischer Reihenfolge und kann anhand der Aufnahmedauer in
eine entsprechende Zeitskala umgerechnet werden. Die erste I(V)-Kurve entspricht
der typischen I(V)-Kurve von voll oxidiertem CeO 2 (vgl. Abb. 5.14). Ab der vier-
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