Příprava a charakterizace tenkých epitaxních vrstev oxidu wolframu

Abstract

Tenké epitaxní vrstvy oxidu wolframu byly připraveny metodou vakuového napařování na povrchy monokrystalů Pd(111), Cu(111), Cu(110) a Cu(100) a studovány metodami RHEED, XPS a AFM. Depozice probíhala při teplotách substrátu 300 řC - 400 řC v UHV nebo v kyslíkové atmosféře. Jako optimální podmínky pro depozici se ukázala teplota 400 řC a kyslíková atmosféra. Takto připravené tenké vrstvy jsou epitaxní a jen částečně redukované. Na povrchu Pd(111) a Cu(111) vznikla vrstva skládající se ze dvou fází: téměř atomárně rovné fáze s epitaxní rovinou (100) a fáze tvořené třídimenzionálními částicemi s epitaxní rovinou (111). Vrstva deponovaná na Cu (100) se skládala také z dvou fází: hladké vrstvy s epitaxí (100) a samoorganizované 1D struktury ve směrech Cu[010] a Cu[001]. Na povrchu Cu(110) pak vznikla pouze samoorganizovaná struktura ve směru Cu[1-10]. Byly studovány možnosti oxidace deponovaných částečně redukovaných vrstev pomocí radiofrekvenčního plazmatu kyslíku, vystavení vrstvy vlivu O2 za zvýšené teploty a vystavení působení atmosféry. Byla také zkoumána teplotní stabilita systému WO3/Cu(110) až do teploty 620 řC.

Tungsten oxide thin films were prepared by vacuum evaporation on surfaces of Pd(111), Cu(111), Cu(110) and Cu(100) single crystals and studied by RHEED, XPS and AFM methods. The tungsten oxide deposition was done at temperatures from 300 řC to 400 řC in UHV or in oxygen atmosphere. The best deposition conditions - substrate temperature of 400 řC and oxygen atmosphere - were found resulting in growth of epitaxial and only partially reduced thin films. Thin films grown on the Pd(111) and Cu(111) surfaces consisted of two phases: a nearly atomically flat phase with (100) epitaxial plane and a phase formed by three dimensional particles with (111) epitaxial plane. Thin film deposited on Cu(100) also consisted of two phases: a flat film with (100) epitaxial plane and self-organised 1D structures parallel to Cu[010] and Cu[001] directions. Thin film prepared on the Cu(110) surface contained solely 1D structures parallel to Cu[1-10] surface direction. Capability of the partially reduced thin films for oxidation was studied. We applied oxidation using RF oxygen plasma, O2 exposure at elevated temperature and exposure to atmosphere. Thermal stability of the WO3/Cu(110) system was also investigated by heating up to 620 řC.