Rastertunnelmikroskopische Untersuchungen der Adsorption von Sauerstoff und Gold auf der Rhenium (10-10)-Oberfläche
Schwede, Sebastian - Freie Universität Berlin (2017)
Gold/Rhenium(10-10): In der vorgelegten Arbeit konnte die Existenz verschiedener (1xn)-Goldphasen auf der Rheniumoberfläche beginnend mit der (1x3)-Phase bei niedrigen Bedeckungen über eine (1x4)-, (1x5)- und (1x6)-Phase bei mittleren und einer (1x8)-Phase bei hohen Bedeckungen verifiziert und deren Struktur aufgeklärt werden. Für niedrige Bedeckungen unterhalb der Bildung der (1x3)-Phase konnte zudem durch RTM erstmals das Wachstum von pseudomorphen, rechteckigen und entlang der Hauptkristallachsen orientierten Bilageninseln nachgewiesen werden. Für Bedeckungen von 2 ML wurde die schon in früheren Arbeiten vermutete Bildung einer pseudomorphen Bilage bestätigt. Die danach auftretende (1x8)-Phase ist erstaunlich stabil, bis hin zu sehr hohen Bedeckungen von 64 ML. Weiterhin konnte ein schon in früheren Arbeiten beschriebener Alterungsprozess des Goldes auf der Oberfläche bestätigt werden. Mit der Zeit erfolgt sowohl durch attraktive Wechselwirkungen des Goldes als auch durch den von Kohlenmonoxid ausgeübten Spreitungsdruck ein Zusammenwachsen des Goldes auf der Oberfläche zu geschlossenen Bilagen-Arealen.
Sauerstoff/Rhenium(10-10): Bezüglich der Sauerstoffphasen auf der Rhenium-oberfläche wurde für die c(2x4)-Phase ein bereits früher als plausibel vorgeschlagenes Strukturmodell bestätigt, bei welcher der Sauerstoff auf einem dreifachen hcp-artigen Adsorptionsplatz mit Cs-Symmetrie sitzt. Höhere Sauerstoffbedeckungen führen zu den bekannten (1x5)-, (1x4)- und (1x3)-Phasen. Unter Einbeziehung von Rechnungen von Kaghazchi und Jacob und mit Hilfe einer detaillierten Auswertung der RTM-Bilder ließ sich ein Bildungsprinzip ableiten, wonach alle Rekonstruktionen einem "double-missing-row"-Modell zu folgen scheinen. Vor allem während der Bildung der (1x5)-Phase, bei der erstmals eine massive Rekonstruktion der Rheniumoberfläche eintritt, erscheinen im Rastertunnelmikroskop mehrere Atome große kugelförmige Aggregate, die möglicherweise mit der Bildung von Rheniumoxiden in Zusammenhang stehen.
Gold/Sauerstoff/Rhenium(10-10): Für Gold, das auf eine mit der (1x3)-Sauerstoff-Sättigungsphase bedeckte Rheniumoberfläche aufgebracht wurde, zeigt sich schon bei niedrigen Bedeckungen ein clusterartiges Volmer-Weber-Wachstum. Dieser Wachstumsmodus setzt sich bei Raumtemperatur zu höheren Bedeckungen hin derart fort, dass die Oberfläche nunmehr von großen Clustern übersät ist, die jedoch nicht koagulieren. Tempern setzt dagegen massive Gold-Diffusion in Gang, und es bilden sich entlang der [1-210]-Richtung längere Goldzylinder mit elliptischem Querschnitt. Adsorption von Gold auf der mit weniger Sauerstoff bedeckten Rheniumoberfläche führt bei niedrigem Goldangebot zunächst zum Wachstum von schmalen Goldketten, die bevorzugt an Stufenkanten orientiert sind und diese regelrecht dekorieren. Erst bei deutlich höheren Goldbedeckungen kommt es neben der Aggregation vereinzelter größerer Goldcluster zur Bildung von (1x3)-Phasenarealen.