Manganese Oxide Thin Films on Au(111): Growth Competition between MnO and Mn3O4
Manganese Oxide Thin Films on Au(111): Growth Competition between MnO and Mn3O4
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Au(111) 上的氧化锰薄膜：MnO 和 Mn3O4 之间的生长竞争
DOI：
10.1021/acs.jpcc.8b04176
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发表时间：
--
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
N. Nilius
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
C. Möller;F. Stavale;N. Nilius
通过扫描隧道显微镜 (STM)、电子衍射和光电子能谱，研究了氧化锰在 Au(111) 载体上的生长在各种制备条件和膜厚度下的情况。发现两种氧化物多晶型物共存于金表面。尽管 MnO 型结构在贫氧制备条件下占主导地位，但在氧气中退火会产生 Hausmannite Mn3O4 作为主要相。两种多晶型物均采用方形结构，仅允许在六方金上进行行匹配生长，这解释了高温下氧化物反润湿的高趋势。因此，氧化锰薄膜是多晶的，由大量具有不同取向和表面终端的亚微米晶粒组成。在氧化物微晶顶部发现了各种方形和线形图案，所有这些图案都与 Mn3O4(001) 的原始 5.8 × 5.8 Å2 晶胞或有序 MnO(100) 空位结构兼容。 STM 电导谱可以深入了解 Mn-O 岛的电子特性，并得出带隙的大致尺寸以及带隙区域中局域 Mn 3d 能级的能量位置。我们的工作阐明了在 Au(111) 上生长的氧化锰薄膜的结构和电子特性，因此补充了早期在 Pt(111)、Pd(100) 和 Ag(100) 载体上进行的研究。
The growth of manganese oxide on a Au(111) support has been examined over a wide range of preparation conditions and film thicknesses by means of scanning tunneling microscopy (STM), electron diffraction, and photoelectron spectroscopy. Two oxide polymorphs were found to coexist on the gold surface. Whereas MnO-type structures prevail at oxygen-lean preparation conditions, annealing in oxygen gives Hausmannite Mn3O4as the dominant phase. Both polymorphs adopt square structures that only permit row-matched growth on the hexagonal gold, explaining the high tendency for oxide dewetting at elevated temperature. The manganese oxide films are thus polycrystalline and consist of a large number of submicrometer grains with different orientations and surface terminations. A variety of square and line patterns were identified on top of the oxide crystallites, all of them being compatible with either the primitive 5.8 × 5.8 Å2cell of Mn3O4(001) or an ordered MnO(100) vacancy structure. STM conductance spectroscopy provides insight into the electronic properties of the Mn–O islands and yields the approximate size of the band gap as well as the energy position of localized Mn 3d levels in the gap region. Our work illuminates the structural and electronic properties of manganese oxide films grown on Au(111) and therefore complements earlier studies performed on Pt(111), Pd(100), and Ag(100) supports.
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