Structural transitions of epitaxial ceria films on Si(111).
Structural transitions of epitaxial ceria films on Si(111).
复制标题
Si(111)上外延二氧化铈薄膜的结构转变
DOI：
10.1039/c3cp52688g
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J. Wollschläger
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
H. Wilkens;O. Schuckmann;R. Oelke;S. Gevers;M. Reichling;A. Schaefer;M. Bäumer;M. H. Zoellner;G. Niu;T. Schroeder;J. Wollschläger
研究了在覆盖有Hex-Pr_2 O_3（0001）界面层的Si（111）衬底上生长的（111）取向CeO_2薄膜在沉积后退火过程中的结构变化。X射线光电子能谱测量揭示了近表面的化学计量比表明，延长热处理后，薄膜不断减少。该膜没有被均匀地还原，因为几个共存的结晶氧化铈相由于随后在不同温度下退火而稳定，如通过高分辨率低能电子衍射和X射线衍射所揭示的。电子衍射测量表明，在660 °C下退火后，在表面处形成i相（Ce 7 O 12），其表现出结构。此外，在860 °C下退火后，具有接近Ce 2 O3的化学计量的表面结构稳定，这不能归因于在室温下稳定的氧化铈的任何体相。此外，它表明，完全还原的氧化铈（Ce 2 O3）薄膜表现出方铁锰矿结构。多晶硅酸盐（CeSixOy）和晶体硅化物（CeSi1.67）在850 °C下形成，并在900 °C以上退火后在表面检测到。
The structural changes of a (111) oriented CeO2 film grown on a Si(111) substrate covered with a hex-Pr2O3(0001) interface layer due to post deposition annealing are investigated. X-ray photoelectron spectroscopy measurements revealing the near surface stoichiometry show that the film reduces continuously upon extended heat treatment. The film is not homogeneously reduced since several coexisting crystalline ceria phases are stabilized due to subsequent annealing at different temperatures as revealed by high resolution low energy electron diffraction and X-ray diffraction. The electron diffraction measurements show that after annealing at 660 °C the ι-phase (Ce7O12) is formed at the surface which exhibits a structure. Furthermore, a surface structure with a stoichiometry close to Ce2O3 is stabilized after annealing at 860 °C which cannot be attributed to any bulk phase of ceria stable at room temperature. In addition, it is shown that the fully reduced ceria (Ce2O3) film exhibits a bixbyite structure. Polycrystalline silicate (CeSixOy) and crystalline silicide (CeSi1.67) are formed at 850 °C and detected at the surface after annealing above 900 °C.
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