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

5 Wachstum, Morphologie und Oxidationszustand von CeO x /Ru(0001)
Auf Substratterrassen bilden sich dabei hauptsächlich Ceroxid-Inseln mit einer fast
perfekten Dreiecksform aus, die nicht gleichschenklig ist. Darüber hinaus weisen
die Ceroxid-Inseln sehr steile Kanten auf und es konnten keine Facetten beobachtet
werden. Bei sehr hohen Wachstumstemperaturen ist die (111)-Oberfläche der
Ceroxid-Inseln sehr glatt und hochgeordnet und besitzt typischerweise ausgedehnte
Terrassen mit nur wenigen Stufen auf einer Mikrometerskala. Dies bedeutet, dass
für das Hochtemperaturwachstum von Ceroxid auf Ru(0001) ein sehr viel größeres
Terrassen- zu Stufenkanten-Verhältnis beobachtet wird als für die Deposition bei
niedrigen Temperaturen und anschließendem Heizen [199, 200].
Weiterhin konnte erstmals gezeigt werden, dass das Wachstum von Ceroxid in Bereichen
mit Substratstufen und Stufenbündeln dem Modell des Teppichwachstums
entspricht. Dabei übt die lokale Form von Stufenkanten und Stufenbündeln einen
besonders starken Einfluss auf die Form der einzelnen Ceroxid-Inseln aus. Abhängig
von der Ausrichtung der Ceroxid-Inselkante bezüglich der lokalen Substrat-
Fehlorientierung ist das Überwachsen von Stufenkanten oder Stufenbündeln unterdrückt
und die Ceroxid-Inselkante nimmt dadurch den lokalen Verlauf der Stufenkante
bzw. des Stufenbündels an.
Durch die niederenergetische Elektronenbeugung konnte in der vorliegenden Arbeit
der starke Einfluss des Oxidationszustands und der Wachstumstemperatur auf das
Auftreten und die Ausrichtung von Ceroxid-Rotationsdomänen aufgeklärt werden.
Die mittlere Rotation der Ceroxid-Domänen bezüglich der Hauptsymmetrierichtungen
des Ru(0001)-Substrates weicht für reduziertes und oxidiertes Ceroxid um 30°
voneinander ab. Für reduziertes Ceroxid stimmt die mittlere Rotation der Ceroxid-
Rotationsdomänen dabei mit der Substratausrichtung überein. Für nahezu voll oxidiertes
Ceroxid nimmt die Anzahl der niedersymmetrischen Rotationsdomänen bis
zu einer Depositionstemperatur von 800 ℃ zu, erreicht dort ihr Maximum und nimmt
anschließend wieder ab.
Darüber hinaus konnte erstmals aufgrund der hohen Auflösung und Sensitivität
des SPELEEM Instruments für einen Ceroxid-basierten inversen Modellkatalysator
eine echte Überstruktur an der Grenzfläche zwischen Metall und Oxid nachgewiesen
werden. Dabei wurde gezeigt, dass sich das p(1,4×1,4) Ceroxid-Beugungsmuster als
inkohärente Überlagerung einer (7 × 7)-Überstruktur an der Grenzfläche und den
(1×1)-Reflexen der CeO 2−δ (111)-Inseln (δ