Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
2.2 Röntgen-Photoelektronenspektroskopie<br />
Trilagen wie bei den kubischen Kristallstrukturen aus, wie in der Seitenansicht deutlich<br />
zu erkennen ist, denn zwischen den einzelnen Cer-Lagen, die unterschiedliche<br />
Abstände in [0001]-Richtung aufweisen, gibt es im Wechsel eine bzw. zwei Sauerstoff-<br />
Lagen. Im Fall von einer Sauerstoff-Lage befindet sich die Sauerstoff-Lage vertikal<br />
genau mittig zwischen den Cer-Lagen, die einen Abstand von 2,9741 Å in [0001]-<br />
Richtung aufweisen. Bei zwei Sauerstoff-Lagen zwischen den Cer-Lagen, liegt eine<br />
Sauerstoff-Lage bei 0,211 und eine bei 0,789, normiert auf den Cer-Lagen-Abstand,<br />
der in diesem Fall 3,0849 Å beträgt.<br />
2.2 Röntgen-Photoelektronenspektroskopie<br />
In diesem Abschnitt wird die Methode der Röntgen-Photoelektronenspektroskopie<br />
(x-ray photoelectron spectroscopy (XPS)) und auf die Besonderheiten des 3d-Niveaus<br />
von <strong>Seltenerdoxid</strong>en am Beispiel des Ce3d-XPS-Spektrums eingegangen. Sehr detaillierte<br />
und ausführliche Darstellungen der XPS-Methode finden sich in der Literatur<br />
[69–72], an denen sich die Folgenden Darstellungen orientieren.<br />
XPS ist eine der wichtigsten experimentellen Methoden zur chemischen und elementsensitiven<br />
Analyse von Festkörperoberflächen. Sie beruht auf dem äußeren Photoeffekt<br />
und mit Hilfe von Röntgenstrahlung ist es möglich, im Festkörper gebundene<br />
Elektronen über das Vakuum-Niveau hinaus in unbesetzte Zustände anzuheben.<br />
Somit ist es möglich die besetzte Zustandsdichte in Festkörpern zu spektroskopieren,<br />
wie Abb. 2.6 schematisch vereinfacht veranschaulicht. Die kinetische Energie der<br />
Photoelektronen beträgt bei Verwendung von monochromatischer Röntgenstrahlung<br />
mit der Photonenenergie hν und unter Vernachlässigung von Vielteilchen-Effekten<br />
im Einteilchen-Bild (Koopmans-Theorem):<br />
E kin (e − ) = hν − φ − E B . (2.1)<br />
Dabei bezeichnet Φ die Austrittsarbeit der Elektronen im Festkörper und muss berücksichtigt<br />
werden, da die Bindungsenergie E B im Festkörper auf die Fermi-Energie<br />
E F und nicht auf das Vakuum-Niveau bezogen ist. Die chemische Sensitivität der<br />
Methode beruht auf der element- und bindungsspezifischen energetischen Lage der<br />
Rumpfniveaus.<br />
Bei einer genaueren quantenmechanischen Betrachtung der Photoelektronenspektroskopie<br />
unter Berücksichtigung von Vielteilchen-Effekten geht ein N-Elektronen-<br />
System aus einem Anfangszustand (initial state) durch Absorption eines Photons<br />
der Energie hν und Emission eines Photoelektrons in einen unbesetzten Einteilchen-<br />
Zustand oberhalb des Vakuum-Niveaus in einen Endzustand (final state) eines (N −<br />
1)-Elektronen-Systems über. Durch das entstandene Loch im (N − 1)-Elektronen-<br />
System wird ein zusätzliches positives Potential hervorgerufen, das eine energetische<br />
Relaxation des (N − 1)-Elektronen-Systems bewirkt. Dies hat jedoch aus Gründen<br />
der Energieerhaltung eine Änderung der kinetischen Energie der Photoelektronen<br />
9