Fyzikálně-chemické vlastnosti epitaxních vrstev CeO2/Cu(110)

Abstract

V rámci této práce byly zkoumány možnosti přípravy tenkých epitaxních vrstev oxidu ceru na povrchu Cu(110). K charakterizaci připravených systémů byly použity metody rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS), úhlově rozlišená fotoelektronová spektroskopie (XPD), elektronová difrakce (LEED), spektroskopie rozptýlených iontů (ISS) a skenovací tunelový mikroskop (STM). Metodou reaktivního napařování ceru v kyslíkové atmosféře byla připravena ostrůvková struktura CeO2 a studoval se vliv teploty na elektronovou strukturu a morfologii. Při teplotě nad 550 ˚C docházelo k částečné redukci na Ce2O3 a přeuspořádání ostrůvků na strukturu CeO2(331). Byla prokázána oxidem ceru stimulovaná oxidace povrchu mědi, neboť byla pozorována čistá rekonstrukce c(6x2) povrchu Cu(110) při expozici kyslíku o 1,5 řádu nižší než na samotné Cu(110). Další modelový systém byl připraven napařováním ceru na povrch Cu(110) předexponovaný kyslíkem. Expozicí kyslíku při 300 ˚C vznikla na povrchu směs rekonstrukcí (2x1) a c(6x2). Na tento povrch byl deponován cer, též při 300 ˚C. Při následném ohřevu na 500 ˚C byl pozorován vznik epitaxní vrstvy Ce2O3(0001), doprovázený vznikem velkých hladkých pásových struktur ve směru [11̄0] dlouhých stovky nm.

In this work ways of preparation of thin epitaxial cerium oxide film on Cu(110) surface were studied. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray photoelectron difraction (XPD), low energy electron difraction (LEED), ion scattering spectroscopy (ISS) and scanning tunneling microscopy (STM) were used for the characterization of prepared systems. The island structure of CeO2 was prepared by the method of reactive evaporation in oxygen atmosphere. The influence of temperature on the electronic structure and morphology was studied. At the temperature above 550 ˚C partial reduction to Ce2O3 and reordering of the islands to the CeO2(331) structure was observed. The ceria promoted oxidation of copper surface was approved, since the clean c(6x2) reconstruction of the surface was observed at the oxygen exposure 1,5 order of magnitude lower then on Cu(110) alone. The other model system was prepared by cerium evaporation to the oxygen precovered Cu(110) surface. The mix of (2x1) and c(6x2) surface reconstruction was formed by oxygen exposition at 300 ˚C. Cerium was deposited on this surface, also at 300 ˚C. During the following heating to 500 ˚C the formation of epitaxial film Ce2O3(0001) was observed, accompanied by the formation of large hundreds nm long smooth band structures in the [11̄0] direction.