Rh(111)上ZrO$_2$薄膜的表面结构：从两层到体相终止
材料科学
2018-12-05 v1
摘要
我们利用扫描隧道显微镜（STM）和低能电子衍射（LEED）研究了沉积在Rh(111)基底上、厚度为2-10单分子层（ML）的氧化锆薄膜。氧化锆使用与超高真空兼容的溅射源沉积，实现了层状生长且薄膜均匀性良好。对于2-4 ML的厚度，观察到基底对薄膜结构的层依赖影响。超过此厚度后，薄膜相对于立方ZrO(111)呈现(2 1)或畸变的(2 2)表面结构；这些结构分别对应于四方相和单斜相氧化锆。四方相出现在高达730 {\deg}C的退火温度下；在850 {\deg}C或更高温度退火后转变为热力学稳定的单斜相。高温退火还会使薄膜破裂并暴露出Rh(111)基底。我们认为四方相薄膜由氧缺陷稳定，而单斜相薄膜缺陷较少，并在缺陷和晶界处表现出能带弯曲。该观察结果与正电荷导致氧化锆基固体电解质中晶界阻挡效应的观点一致。我们的工作引入了Rh(111)上5 ML厚的四方相和单斜相ZrO薄膜，作为适于氧化锆表面科学研究的模型体系，因为它们没有较厚薄膜或块体材料所存在的充电问题，并且比先前研究的ZrO/Pt(111)体系具有更好的均匀性和稳定性。
引用
@article{arxiv.1808.08301,
title = {Surface structures of ZrO$_2$ films on Rh(111): From two layers to bulk termination},
author = {Peter Lackner and Zhiyu Zou and Sabrina Mayr and Joong-Il Jake Choi and Ulrike Diebold and Michael Schmid},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.08301},
year = {2018}
}