Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому
Методами оже-електронної спектроскопiї та вимiрювання роботи виходу дослiджено адсорбцiю барiю на поверхнi олiгошарових (завтовшки декiлька моношарiв) плiвок оксиду хрому, вирощених на гранi (110) молiбдену. Встановлено, що взаємодiя барiю з поверхнею плiвки оксиду має характер окисно-вiдновної реак...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97597 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому / І.М. Засімович, Є.В. Клименко, Л.Н. Старовойтова, А.Г. Наумовець // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 9. — С. 59-66. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860170521476333568 |
|---|---|
| author | Засімович, І.М. Клименко, Є.В. Старовойтова, Л.Н. Наумовець, А.Г. |
| author_facet | Засімович, І.М. Клименко, Є.В. Старовойтова, Л.Н. Наумовець, А.Г. |
| citation_txt | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому / І.М. Засімович, Є.В. Клименко, Л.Н. Старовойтова, А.Г. Наумовець // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 9. — С. 59-66. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Методами оже-електронної спектроскопiї та вимiрювання роботи виходу дослiджено адсорбцiю барiю на поверхнi олiгошарових (завтовшки декiлька моношарiв) плiвок оксиду хрому, вирощених на гранi (110) молiбдену. Встановлено, що взаємодiя барiю з поверхнею плiвки оксиду має характер окисно-вiдновної реакцiї з утворенням оксиду барiю
та частковим вiдновленням оксиду хрому. Дослiджено вплив товщини та морфологiї
поверхнi плiвки оксиду хрому на її здатнiсть окиснювати адсорбований барiй. Експериментально пiдтверджено також сильний вплив стану iнтерфейсу металiчна пiдкладка Мо(110) — олiгошарова плiвка оксиду хрому на окиснювальнi властивостi останньої.
Отриманi результати свiдчать про можливiсть керування поверхневими властивостями олiгошарових плiвок оксидiв шляхом змiни їх товщини, морфологiї поверхнi та стану iнтерфейсу металiчна пiдкладка — оксидна плiвка.
Методами оже-электронной спектроскопии и измерения работы выхода исследована адсорбция бария на поверхности олигослойных (толщиной в несколько монослоев) пленок оксида
хрома, выращенных на грани (110) молибдена. Установлено, что взаимодействие адатомов бария с поверхностью пленки оксида носит характер окислительно-восстановительной
реакции с образованием оксида бария и частичным восстановлением оксида хрома. Исследовано влияние толщины и морфологии поверхности пленки оксида хрома на ее способность
окислять адсорбированный барий. Также экспериментально подтверждено сильное влияние состояния интерфейса металлическая подложка Мо(110) — олигослойная пленка оксида хрома на окислительные способности последней. Полученные результаты свидетельствуют о возможности управлять поверхностными свойствами олигослойных пленок оксидов
путем изменения их толщины, морфологии поверхности и состояния интерфейса металлическая подложка — оксидная пленка.
Auger-electron spectroscopy and work function measurements are used to investigate the adsorption
of barium onto the surface of nanothick chromium oxide films grown on the (110) molybdenum
surface. Strong redox interaction of barium with chromium oxide films, which leads to the formation
of barium oxide and a partial reduction of chromium oxide, is found. We investigated the influence
of the thickness and the morphology of chromium oxide films on the oxidizing ability of such films
with respect to adsorbed barium. The strong effect of the substrate Mo(110) — chromium oxide
film interface condition on the oxidizing ability of such film is proved experimentally. These results indicate the possibility to affect the surface properties of nanothick oxide films by changing their thickness, morphology, or substrate — oxide film interface conditions.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:57:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
9 • 2015
ФIЗИКА
УДК 539.233;544.171.7
I.М. Засiмович, Є. В. Клименко, Л. Н. Старовойтова,
академiк НАН України А.Г. Наумовець
Взаємодiя адсорбованих атомiв барiю з поверхнею
олiгошарових плiвок оксиду хрому
Методами оже-електронної спектроскопiї та вимiрювання роботи виходу дослiджено
адсорбцiю барiю на поверхнi олiгошарових (завтовшки декiлька моношарiв) плiвок окси-
ду хрому, вирощених на гранi (110) молiбдену. Встановлено, що взаємодiя барiю з по-
верхнею плiвки оксиду має характер окисно-вiдновної реакцiї з утворенням оксиду барiю
та частковим вiдновленням оксиду хрому. Дослiджено вплив товщини та морфологiї
поверхнi плiвки оксиду хрому на її здатнiсть окиснювати адсорбований барiй. Експери-
ментально пiдтверджено також сильний вплив стану iнтерфейсу металiчна пiдклад-
ка Мо(110) — олiгошарова плiвка оксиду хрому на окиснювальнi властивостi останньої.
Отриманi результати свiдчать про можливiсть керування поверхневими властиво-
стями олiгошарових плiвок оксидiв шляхом змiни їх товщини, морфологiї поверхнi та
стану iнтерфейсу металiчна пiдкладка — оксидна плiвка.
Ключовi слова: оже-електронна спектроскопiя, адсорбцiя, оксиднi плiвки, окисно-вiд-
новна реакцiя, iнтерфейс.
Гетерогеннi каталiзатори звичайно являють собою деяку пiдкладку, у багатьох випадках
виготовлену з оксиду металу, яка покрита активною речовиною, що каталiзує потрiбну хi-
мiчну реакцiю. Для збiльшення площi поверхнi активна речовина наноситься в дисперснiй
формi, пiдкладцi ж переважно вiдводиться роль iнертного носiя. Проте у певних умовах,
наприклад, при використаннi промоторiв, оксидний носiй може вступати з ними в деякi
хiмiчнi реакцiї, впливаючи тим самим позитивно або негативно на процес каталiзу. Цей
процес бажано цiлеспрямовано контролювати. Така можливiсть з’являється, якщо носiй
виготовляти у виглядi тонкої плiвки, нанесеної, у свою чергу, на iншу (масивну) пiдкладку.
При цьому виникає новий спосiб впливу на властивостi поверхнi носiя. Iдея полягає в тому,
що змiни стану iнтерфейсу мiж тонкою плiвкою оксиду i масивною пiдкладкою можуть пев-
ною мiрою передаватися крiзь дiелектричну плiвку на її поверхню, змiнюючи її електроннi
i структурнi (а тим самим i хiмiчнi) властивостi. Останнiм часом такий пiдхiд викликає
значний iнтерес [1–5].
© I.М. Засiмович, Є. В. Клименко, Л.Н. Старовойтова, А. Г. Наумовець, 2015
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9 59
У цiй роботi ми дослiдили процеси хiмiчної взаємодiї в модельнiй системi, що являла
собою масивний кристал молiбдену з кристалографiчною орiєнтацiєю поверхнi (110), по-
критий олiгошаровою плiвкою (3–5 моношарiв) окису хрому, на поверхню якої додатково
наносилася плiвка барiю завтовшки 3–5 моношарiв. Барiй дослiджувався в ролi можливого
промотора.
Методика експерименту. Вимiрювання проводилися у високовакуумнiй установцi,
оснащенiй оже-спектрометром типу цилiндричного дзеркала, обладнанням для вимiрюван-
ня контактної рiзницi потенцiалiв (КРП) у варiантi Андерсона та мас-спектрометром. Тиск
залишкових газiв пiд час вимiрювань не перевищував 2·10−10 Торр. У камерi установки були
розмiщенi джерела хрому та барiю, якi резистивно нагрiвалися. Калiбрування потоку ада-
томiв барiю проводилося методом КРП з використанням вiдомої залежностi роботи виходу
вiд концентрацiї адсорбата для системи барiй–молiбден (110) [6]. У нашiй роботi ступiнь
покриття барiєм оксиду хрому θ умовно визначається як ступiнь покриття барiєм чистої
гранi (110) молiбдену: вважається, що покриття θBa = 1 вiдповiдає щiльно упакованому
моношару барiю з концентрацiєю адатомiв 6 · 1014 см−2 [6]. Барiй напилювався рiвними
дозами (θ = 0,1) при T = 300 К.
Плiвки оксиду хрому одержувалися напиленням хрому на поверхню молiбдену та його
окисненням при T = 500 К та тиску кисню = 5·10−7 Торр. Формування моношару хрому на
гранi (110) молiбдену визначалося за досягненням сталого значення роботи виходу системи
хром–молiбден (110) [7]. Зникнення оже-пiка хрому 36 еВ при окисненнi плiвки хрому та
поява в оже-спектрi двох пiкiв 31 та 46 еВ свiдчить про утворення оксиду хрому [7]. Згiдно
з роботою [8], при окисненнi плiвок хрому рiзної товщини та при температурi окиснення
< 600 К можливо одержати плiвки оксиду хрому з рiзною морфологiєю поверхнi. Так,
окиснення 3-моношарової псевдоморфної плiвки хрому веде до утворення такої ж плiвки
оксиду хрому. Натомiсть, окиснення 5-моношарової плiвки хрому, яка виростає за механiз-
мом Странського–Крастанова (СК), веде до утворення плiвки оксиду з морфологiєю типу
СК, а саме, утворюється 2–3 шарова квазiдвовимiрна плiвка оксиду хрому з тривимiрними
(3D) нанокластерами оксиду на її поверхнi. В обох випадках ми отримували на поверхнi
молiбдену плiвку оксиду хрому, яка щiльно екранує молiбденову пiдкладку. Про це свiдчить
вiдсутнiсть оже-пiкiв молiбдену пiсля окиснення як 3-моношарових, так i 5-моношарових
плiвок хрому.
Результати та їх обговорення. Адсорбцiя барiю на 3-шаровiй гладкiй плiвцi оксиду
хрому спричиняє появу в оже-спектрi пiкiв 55,5, 67 та 73 еВ, починаючи з найменших по-
криттiв θBa = 0,1 (рис. 1, а). Згiдно з [9], пiки 55,5 i 73 еВ обумовленi внутрiшньоатомними
оже-переходами в барiї за участю 4d, 5s, 6s та 4d, 5p, 6s рiвнiв вiдповiдно. Пiк 67 еВ з’яв-
ляється внаслiдок мiжатомного оже-переходу за участю рiвнiв 4d, 5p барiю та 2p кисню та
є характерною ознакою утворення оксиду барiю.
Амплiтуда оже-пiкiв барiю зростає iз збiльшенням концентрацiї у всьому дослiдженому
дiапазонi покриттiв до θBa = 5,5. Водночас, iнтенсивнiсть пiка оксиду барiю 67 еВ зростає
лише до кiлькостi адсорбованого барiю, що вiдповiдає θBa = 1. Подальша адсорбцiя барiю
зменшує амплiтуду оже-пiка оксиду барiю. Очевидно, це вiдбувається через екранування
утвореного шару оксиду барiю шаром адсорбованого барiю, що виростає на його поверх-
нi. Такi результати свiдчать про те, що утворення оксиду барiю внаслiдок вiдновлювання
оксиду хрому обмежене одним шаром i вiдбувається у виглядi моношарової плiвки. Другий
та наступнi шари барiю не окиснюються. Проте слiд вiдзначити, що адсорбцiя барiю аж до
θBa = 5,5 не приводить до появи оже-пiкiв, енергiя яких характерна для металiчного барiю.
60 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9
Рис. 1. Оже-спектри, отриманi при адсорбцiї барiю на гладку 3-моношарову плiвку оксиду хрому (а) та на
5-моношарову плiвку оксиду хрому з морфологiєю типу СК (б )
Отже можна констатувати, що адатоми барiю, якi не беруть участi у реакцiї з оксидом
хрому, все ж зазнають певного впливу оксидної плiвки.
На рис. 1, б наведено оже-спектри, отриманi при адсорбцiї барiю на шорсткiй поверхнi
плiвки оксиду хрому з морфологiєю типу СК. Головна вiдмiннiсть вiд попереднього екс-
перименту полягає в тому, що iнтенсивнiсть оже-пiка оксиду барiю 67 еВ в цьому разi
збiльшується аж до досягнення кiлькостi Ва на поверхнi, вiдповiднiй θBa = 3. Це свiдчить
про значно вищу ефективнiсть окиснення барiю на такiй шорсткiй поверхнi оксиду хрому.
Посилення здатностi шорсткої плiвки оксиду хрому до окиснення адсорбованого барiю по-
в’язане, на наш погляд, з iстотним збiльшенням поверхнi такої плiвки. Це дозволяє реакцiї
вiдбуватися на її поверхнi до θBa = 3.
Збiльшення концентрацiї барiю спричиняє не тiльки появу оже-пiка оксиду барiю, але
i зменшення оже-пiкiв оксиду хрому 31 та 46 еВ внаслiдок екранування поверхнi оксиду,
а також, частково, через вiдновлювання хрому. Про такий процес свiдчить поява слабкого
пiка металiчного хрому 36 еВ, що досягає свого максимуму при θBa = 0,5 (рис. 2).
Одержанi результати свiдчать про окисно-вiдновний характер взаємодiї барiю з поверх-
нею плiвки оксиду хрому. При цьому утворюється оксид барiю та частково вiдновлюється
оксид хрому. Нагадаємо, що редокс-потенцiал хрому становить −0,74, а барiю −2,9 еВ.
Такий характер взаємодiї лужноземельних адсорбатiв з поверхнею оксидiв спостерiгався i
в роботах [10, 11]. Проте в експериментах з окиснення товстих плiвок барiю (до 10 МШ)
на поверхнi рiзних металiв [9, 12, 13] збiльшення експозицiї в киснi приводило до збiльшен-
ня амплiтуди оже-пiка оксиду барiю, що вказувало на постiйне зростання кiлькостi оксиду
барiю. Ми ж виявили, що зростання кiлькостi оксиду барiю в наших умовах залежить вiд
товщини та морфологiї плiвки оксиду хрому.
На рис. 3, а наведено оже-спектри, отриманi при вiдпалюваннi 3-шарової плiвки барiю,
адсорбованої на гладкiй 3-шаровiй плiвцi оксиду хрому при 300 К. Видно, що пiдвищення
температури зразка до 500 К достатньо для значного збiльшення амплiтуди оже-пiка окси-
ду барiю 67 еВ. При цьому оже-пiки 67 та 73 еВ практично зливаються i замiсть останнього
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9 61
Рис. 2. Оже-спектри: 1 — 3-моношарової плiвки хрому на поверхнi (110 ) молiбдену; 2 — 3-моношарової
плiвки оксиду хрому на тiй самiй поверхнi; 3 — 3-моношарової плiвки оксиду хрому з адсорбованим на нiй
барiєм (θBa = 0,7). Стрiлка вказує на оже-пiк вiдновленого хрому
Рис. 3. Змiна оже-спектрiв при вiдпалi адсорбованих плiвок барiю на: гладкiй 3-моношаровiй плiвцi оксиду
хрому (а) та шорсткiй 5-моношаровiй плiвцi оксиду хрому з морфологiєю поверхнi типу СК (б )
залишається лише слабкий перегин. Це вказує на доокиснення значної частини адсорбова-
ного барiю з пiдвищенням температури. Одночасно з цим вiдбувається розкислення окису
хрому, про що свiдчить поява оже-пiка хрому 36 еВ. Подальше пiдвищення температури
зразка до 1200 К не веде до iстотних змiн оже-спектра. Однак при T > 1200 К з’являється
значний пiк хрому 36 еВ, а пiки оксиду барiю 67 еВ та барiю 73 еВ чiтко роздiляються.
Очевидно, при такiй температурi починається десорбцiя, що сильно зменшує кiлькiсть ба-
62 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9
Рис. 4. Залежностi амплiтуди оже-пiка оксиду барiю I (нормованої на її максимум для кожного експе-
рименту) вiд θBa: а — при адсорбцiї барiю на гладкiй 3-моношаровiй плiвцi оксиду хрому (1 ), шорсткiй
5-моношаровiй плiвцi оксиду хрому з морфологiєю поверхнi типу СК (2 ) та 3-моношаровiй плiвцi оксиду
хрому, вирощенiй на гранi (110) молiбдену, попередньо вкритiй барiєм (θBa = 0,4) (3 ); б — при адсорбцiї
барiю на гладкiй 3-моношаровiй плiвцi оксиду хрому для рiзних кiлькостей барiю на iнтерфейсi металiчна
пiдкладка–плiвка оксиду (1 — θBa = 0,15; 2 — θBa = 0,4; 3 — θBa = 1)
рiю та оксиду барiю на поверхнi. При прогрiваннi до температури 1400 К в оже-спектрi
зникають пiки хрому, що вказує на його повну десорбцiю. Одночасно в спектрi з’являються
оже-пiки молiбдену та ще зберiгаються пiки барiю та оксиду барiю. Адплiвка в цьому ви-
падку має острiвцеву структуру. Остаточна десорбцiя барiю та оксиду барiю вiдбувається
при T > 1650 К.
Вiдпалювання плiвки барiю, адсорбованої на 5-шаровiй шорсткiй плiвцi оксиду, не спри-
чиняє значного перерозподiлу амплiтуд оже-пiкiв барiю та оксиду барiю (рис. 3, в). Во-
чевидь, термоактивацiя не викликає значного збiльшення кiлькостi оксиду барiю, тому
що ефективне окиснення барiю на поверхнi оксиду з такою морфологiєю досягається вже
при T = 300 К. На це вказує i бiльша порiвняно з попереднiм експериментом амплiтуда
оже-пiка вiдновленого хрому. Цей пiк чiтко розрiзняється вже при температурах прогрiву
> 500 К, що може бути пов’язане також зi змiною морфологiї адплiвки в процесi вiдпалю-
вання. Збiльшення температури прогрiву зразка вище 1200 К веде до змiн в оже-спектрах,
що спостерiгалися ранiше в експериментах з 3-шаровою гладкою плiвкою оксиду хрому.
У роботi [4] було висловлено теоретичне припущення про можливiсть керування власти-
востями оксидних плiвок шляхом змiни стану iнтерфейсу металiчна пiдкладка–плiвка окси-
ду. Для його перевiрки ми попередньо адсорбували на гранi молiбдену (110) приблизно 0,4
моношари барiю, що дозволило зменшити роботу виходу такої системи на ≈3 еВ [6]. На та-
ку пiдкладку була нанесена та окиснена в стандартних умовах 3-моношарова плiвка хрому.
Отримана плiвка оксиду була суцiльною, i оже-спектр такого зразка нiчим не вiдрiзнявся вiд
спектра 3-шарової плiвки оксиду хрому без пiдшарка барiю. Проте при адсорбцiї барiю на
плiвку оксиду хрому з пiдшарком барiю виявилося, що зростання амплiтуди оже-пiка окси-
ду барiю тривало до адсорбцiї барiю у кiлькостi, що вiдповiдає θBa = 3, хоча на аналогiчнiй
плiвцi оксиду без пiдшарку воно закiнчувалося при θBa = 1. На рис. 4, а наведено залеж-
ностi амплiтуди оже-пiка оксиду барiю (нормованої вiдповiдно на максимальну амплiтуду
цього пiка в кожному експериментi) для трьох описаних вище експериментiв. З цих резуль-
татiв випливає, що не лише товщина та морфологiя плiвки оксиду, але й стан iнтерфейсу
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9 63
мiж молiбденовою пiдкладкою i оксидом хрому сильно впливає на адсорбцiйнi властиво-
стi тонкої оксидної плiвки, а саме, на її окисну здатнiсть. Товщина плiвок оксиду хрому
в наших експериментах менша за довжину екранування електричного поля в оксидах. То-
му змiна розподiлу електростатичного потенцiалу на межi молiбденова пiдкладка — плiвка
оксиду хрому, обумовлена появою сильних полярних з’язкiв та iншими поляризацiйними
ефектами, може iстотно впливати на властивостi поверхнi оксиду. Наприклад, спричиняти
вигин енергетичних зон та змiнювати роботу виходу тонкої плiвки оксиду — найважливi-
ших характеристик поверхнi при адсорбцiї та каталiзi [14]. Саме таким може бути механiзм
впливу додаткового пiдшарку барiю на адсорбцiйнi властивостi 3-шарової плiвки оксиду
хрому в описаному експериментi.
Ми дослiдили також вплив кiлькостi Ва, попередньо адсорбованого на поверхнi Мо (110),
на окиснювальнi властивостi оксиду хрому стосовно адсорбованих на його поверхнi атомiв
барiю (рис. 4, б ). Змiна кiлькостi барiю на поверхнi Мо (110) сильно змiнює роботу виходу
такої пiдкладки. Природно очiкувати, що це має iстотно впливати на властивостi оксидної
плiвки.
Дiйсно, змiна θBa вiд 0,1 до 0,4 МШ на iнтерфейсi мiж металiчною пiдкладкою i плiв-
кою оксиду хрому пiдвищує окиснювальну здатнiсть 3-шарової плiвки оксиду хрому. Так,
при θBa = 0,15 на iнтерфейсi зростання амплiтуди оже-пiка оксиду барiю на плiвцi оксиду
хрому вiдбувається до кiлькостi адсорбованого барiю, що вiдповiдає θBa ≈ 2. При θBa = 0,4
на iнтерфейсi, як згадувалося вище, оже-пiк ВаО зростає аж до адсорбцiї кiлькостi барiю,
вiдповiднiй θBa = 3. Саме адсорбцiя барiю при θBa = 0,4 зменшуємаксимально(на ≈ 3 еВ)
роботу виходу системи Мо (110)–Ва. Збiльшення θBa в промiжному шарi до ≈ 0,75 МШ
не приводить до подальшого зростання окиснювальної здатностi плiвки оксиду хрому. При
θBa > 0,75 на iнтерфейсi мiж металiчною пiдкладкою i плiвкою оксиду хрому спостерiгає-
ться вже поступове ослаблення окиснювальної здатностi оксидної плiвки.
Слiд зазначити, що при кiлькостi Ва на iнтерфейсi бiльше 0,75 МШ оже-пiк оксиду барiю
з’являється ще до початку адсорбцiї Ва на поверхнi оксиду. Окисненню барiю з утворенням
ВаО на внутрiшнiй поверхнi iнтерфейсу металiчна пiдкладка–плiвка оксиду хрому може
сприяти те, що формування плiвки оксиду хрому вiдбувається при T = 500 К. Як наслiдок,
частина кисню утворює оксид барiю ще до адсорбцiї останнього на поверхнi. Це i приводить
до зменшення окиснювальної здатностi поверхнi оксидної плiвки хрому. З iншого боку,
можливi також змiни структури плiвки оксиду хрому та морфологiї її поверхнi. Ймовiрно,
поверхня плiвки оксиду хрому стає бiльш шорсткою, оскiльки оже-спектри, отриманi при
адсорбцiї Ва на таких зразках, бiльш подiбнi до спектрiв, одержаних при адсорбцiї Ва на
плiвках оксиду хрому з морфологiєю поверхнi типу СК. Це може спричиняти повiльнiше
зменшення окиснювальної здатностi таких плiвок порiвняно з плiвками без прошарку барiю.
В даному випадку обидва фактори — i наявнiсть промiжного шару в iнтерфейсi пiдкладка–
плiвка оксиду хрому, i змiна морфологiї плiвки оксиду, iстотно впливають на здатнiсть цiєї
плiвки окиснювати адсорбованi атоми Ва.
Таким чином, нами встановлено, що взаємодiя адатомiв барiю з поверхнею олiгошарових
плiвок оксиду хрому має характер окисно-вiдновної реакцiї, завдяки якiй утворюється оксид
барiю, а частина молекул оксиду хрому вiдновлюється до хрому. При цьому не лише товщи-
на та морфологiя самих плiвок оксиду хрому, але й стан iнтерфейсу металiчна пiдкладка —
плiвка оксиду iстотно впливають на окиснювальнi властивостi таких плiвок стосовно ад-
сорбованих на їх поверхнi атомiв барiю. Такий спосiб керування властивостями поверхнi
оксидних плiвок може застосовуватися при створеннi каталiзаторiв нового поколiння.
64 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9
Цитована лiтература
1. Freund H.-J. Clusters and islands on oxides: From catalysis via electronics and magnetism to optics //
Surf. Sci. – 2002. – 500. – P. 271–299.
2. Freund H.-J. Metal-supported ultrathin oxide film systems as designable catalysts and catalyst supports //
Surf. Sci. – 2007. – 601. – P. 1438–1442.
3. Крюков А.И., Строюк А.Л., Кучмий С.Я., Походенко В.Д. Нанофотокатализ. – Киев: Академпе-
риодика, 2013. – 618 с.
4. Pacchioni G., Giordano L., Baistrocchi M. Charging of metal atoms on ultrathin MgO / Mg (100) films //
Phys. Rev. Lett. – 2005. – 94. – P. 226104-1–226104-4.
5. Klimenko E.V., Starovojtova L.N., Zasimovich I. N., Naumovets A.G. Oxidation of barium on the surface
of nanothick cromium oxide films grown on the (110) molybdenum substrate // Materials Science and
Engineering Technology. – 2009. – 4. – P. 273–276.
6. Fedorus A.G., Naumovets A.G., Vedula Yu. S. Adsorbed barium films on tungsten and molybdenum (011)
face // Phys. Stat. Sol. – 1972. – A 13. – P. 445–446.
7. Ekelund S., Leygraf C.A. LEED-AES study of the oxidation of Cr(110) and Cr(100) // Surf. Sci. – 1973. –
40. – P. 179–199.
8. Cazacu A., Murphy S., Shvets I. V. Epitaxial growth of ultrathin Cr films on Mo (110) at elevated
temperature // Phys. Rev. – 2006. – B73. – P. 045413-1–045413-7.
9. Haas G.A., Marrian C.R.K., Shin A. Interatomic Auger analysis of the oxidation of thin Ba films //
Appl. Surf. Sci. – 1983. – 16. – P. 125–138.
10. Bender M., Yakovkin I. N., Freund H.-J. Adsorption and reaction of magnesium on Cr203(0001)/Cr(110) //
Surf. Sci. – 1996. – 365. – P. 394–402.
11. Zasimovich I. N., Klimenko E.V., Naumovets A.G., Starovojtova L.N., Yakovkin I. N. Adsorption of
strontium onto an aluminum oxide surface // Ukr. J. Phys. – 2005. – 50. – P. 1381–1384.
12. Haas G.A., Shin A. Auger characteristics of BaO layers on various substrates // Appl. Surf. Sci. – 1988. –
13. – P. 239–252.
13. Vlachos D., Kamaratos M., Foulias S.D. Barium and oxygen interaction on the Ni(110) surface at low
coverages studied by soft X-ray photoemission spectroscopy: Ba negative binding energy shifts and their
correlation with Auger electron spectroscopy shifts // J. Phys.: Condens. Matter. – 2006. – 18. – P. 699–706.
14. Tung R.T. The physics and chemistry of the Schotky barrier height // Appl. Phys. Reviews. – 2014. – 1. –
011304. – P. 1–55.
References
1. Freund H-J. Surf. Sci, 2002, 500: 271–299.
2. Freund H-J. Surf. Sci, 2007, 601: 1438–1442.
3. Kryukov A. I., Stroyuk A. L., Kuchmiy S.Ya., Pokhodenko V.D. Nanophotocatalysis, Kiev: Academperi-
odika, 2013: 618.
4. Pacchioni G., Giordano L., Baistrocchi M. Phys. Rev. Lett: 2005, 94: 22610 4-1–226104-4.
5. Klimenko E.V., Starovojtova L.N., Zasimovich I. N., Naumovets A.G. Mater. Sci. and Eng. Technology,
2009, 4: 273–276.
6. Fedorus A.G., Naumovets A.G., Vedula Yu. S. Phys. Stat. Sol, 1972, A 13: 445–446.
7. Ekelund S., Leygraf C.A. Surf. Sci., 1973, 40: 179–199.
8. Cazacu A., Murphy S., Shvets I. V. Phys. Rev, 2006, B73: 045413-1–045413-7.
9. Haas G.A., Marrian C.R.K., Shin A. Appl. Surf. Sci., 1983, 16: 125–138.
10. Bender M., Yakovkin I. N., Freund H.-J. Surf. Sci, 1996, 365: 394–402.
11. Zasimovich I. N., Klimenko E.V., Naumovets A.G., Starovojtova L.N., Yakovkin I. N. Ukr. J. Phys., 2005,
50: 1381–1384.
12. Haas G.A., Shin A. Appl. Surf. Sci, 1988, 13: 239–252.
13. Vlachos D., Kamaratos M., Foulias S.D. J. Phys.: Condens. Matter, 2006,18: 699–706.
14. Tung R.T. Appl. Phys. Rev., 2014, 1, 011304: 1–55.
Надiйшло до редакцiї 18.05.2015Iнститут фiзики НАН України, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9 65
И.Н. Засимович, Е.В. Клименко, Л. Н. Старовойтова,
академик НАН Украины А.Г. Наумовец
Взаимодействие адсорбированных атомов бария с поверхностью
олигослойных пленок оксида хрома
Институт физики НАН Украины, Киев
Методами оже-электронной спектроскопии и измерения работы выхода исследована адсорб-
ция бария на поверхности олигослойных (толщиной в несколько монослоев) пленок оксида
хрома, выращенных на грани (110) молибдена. Установлено, что взаимодействие адато-
мов бария с поверхностью пленки оксида носит характер окислительно-восстановительной
реакции с образованием оксида бария и частичным восстановлением оксида хрома. Исследо-
вано влияние толщины и морфологии поверхности пленки оксида хрома на ее способность
окислять адсорбированный барий. Также экспериментально подтверждено сильное влия-
ние состояния интерфейса металлическая подложка Мо(110) — олигослойная пленка оксида
хрома на окислительные способности последней. Полученные результаты свидетельству-
ют о возможности управлять поверхностными свойствами олигослойных пленок оксидов
путем изменения их толщины, морфологии поверхности и состояния интерфейса метал-
лическая подложка — оксидная пленка.
Ключевые слова: оже-электронная спектроскопия, адсорбция, оксидные пленки окисли-
тельно-восстановительная реакция, интерфейс.
I. N. Zasimovich, E. V. Klimenko, L.N. Starovojtova,
Academician of the NAS of Ukraine A.G. Naumovets
Interaction of adsorbed barium atoms with the surface of nanothick
chromium oxide films
Institute of the Physics of the NAS of Ukraine, Kiev
Auger-electron spectroscopy and work function measurements are used to investigate the adsorption
of barium onto the surface of nanothick chromium oxide films grown on the (110) molybdenum
surface. Strong redox interaction of barium with chromium oxide films, which leads to the formation
of barium oxide and a partial reduction of chromium oxide, is found. We investigated the influence
of the thickness and the morphology of chromium oxide films on the oxidizing ability of such films
with respect to adsorbed barium. The strong effect of the substrate Mo(110) — chromium oxide
film interface condition on the oxidizing ability of such film is proved experimentally. These results
indicate the possibility to affect the surface properties of nanothick oxide films by changing their
thickness, morphology, or substrate — oxide film interface conditions.
Keywords: Auger-electron spectroscopy, adsorption, oxide films, redox reaction, interface.
66 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №9
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-97597 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:57:45Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Засімович, І.М. Клименко, Є.В. Старовойтова, Л.Н. Наумовець, А.Г. 2016-03-30T16:26:59Z 2016-03-30T16:26:59Z 2015 Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому / І.М. Засімович, Є.В. Клименко, Л.Н. Старовойтова, А.Г. Наумовець // Доповіді Національної академії наук України. — 2015. — № 9. — С. 59-66. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97597 539.233;544.171.7 Методами оже-електронної спектроскопiї та вимiрювання роботи виходу дослiджено адсорбцiю барiю на поверхнi олiгошарових (завтовшки декiлька моношарiв) плiвок оксиду хрому, вирощених на гранi (110) молiбдену. Встановлено, що взаємодiя барiю з поверхнею плiвки оксиду має характер окисно-вiдновної реакцiї з утворенням оксиду барiю
 та частковим вiдновленням оксиду хрому. Дослiджено вплив товщини та морфологiї
 поверхнi плiвки оксиду хрому на її здатнiсть окиснювати адсорбований барiй. Експериментально пiдтверджено також сильний вплив стану iнтерфейсу металiчна пiдкладка Мо(110) — олiгошарова плiвка оксиду хрому на окиснювальнi властивостi останньої.
 Отриманi результати свiдчать про можливiсть керування поверхневими властивостями олiгошарових плiвок оксидiв шляхом змiни їх товщини, морфологiї поверхнi та стану iнтерфейсу металiчна пiдкладка — оксидна плiвка. Методами оже-электронной спектроскопии и измерения работы выхода исследована адсорбция бария на поверхности олигослойных (толщиной в несколько монослоев) пленок оксида
 хрома, выращенных на грани (110) молибдена. Установлено, что взаимодействие адатомов бария с поверхностью пленки оксида носит характер окислительно-восстановительной
 реакции с образованием оксида бария и частичным восстановлением оксида хрома. Исследовано влияние толщины и морфологии поверхности пленки оксида хрома на ее способность
 окислять адсорбированный барий. Также экспериментально подтверждено сильное влияние состояния интерфейса металлическая подложка Мо(110) — олигослойная пленка оксида хрома на окислительные способности последней. Полученные результаты свидетельствуют о возможности управлять поверхностными свойствами олигослойных пленок оксидов
 путем изменения их толщины, морфологии поверхности и состояния интерфейса металлическая подложка — оксидная пленка. Auger-electron spectroscopy and work function measurements are used to investigate the adsorption
 of barium onto the surface of nanothick chromium oxide films grown on the (110) molybdenum
 surface. Strong redox interaction of barium with chromium oxide films, which leads to the formation
 of barium oxide and a partial reduction of chromium oxide, is found. We investigated the influence
 of the thickness and the morphology of chromium oxide films on the oxidizing ability of such films
 with respect to adsorbed barium. The strong effect of the substrate Mo(110) — chromium oxide
 film interface condition on the oxidizing ability of such film is proved experimentally. These results indicate the possibility to affect the surface properties of nanothick oxide films by changing their thickness, morphology, or substrate — oxide film interface conditions. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Фізика Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому Взаимодействие адсорбированных атомов бария с поверхностью олигослойных пленок оксида хрома Interaction of adsorbed barium atoms with the surface of nanothick chromium oxide films Article published earlier |
| spellingShingle | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому Засімович, І.М. Клименко, Є.В. Старовойтова, Л.Н. Наумовець, А.Г. Фізика |
| title | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому |
| title_alt | Взаимодействие адсорбированных атомов бария с поверхностью олигослойных пленок оксида хрома Interaction of adsorbed barium atoms with the surface of nanothick chromium oxide films |
| title_full | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому |
| title_fullStr | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому |
| title_full_unstemmed | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому |
| title_short | Взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому |
| title_sort | взаємодія адсорбованих атомів барію з поверхнею олігошарових плівок оксиду хрому |
| topic | Фізика |
| topic_facet | Фізика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/97597 |
| work_keys_str_mv | AT zasímovičím vzaêmodíâadsorbovanihatomívbaríûzpoverhneûolígošarovihplívokoksiduhromu AT klimenkoêv vzaêmodíâadsorbovanihatomívbaríûzpoverhneûolígošarovihplívokoksiduhromu AT starovoitovaln vzaêmodíâadsorbovanihatomívbaríûzpoverhneûolígošarovihplívokoksiduhromu AT naumovecʹag vzaêmodíâadsorbovanihatomívbaríûzpoverhneûolígošarovihplívokoksiduhromu AT zasímovičím vzaimodeistvieadsorbirovannyhatomovbariâspoverhnostʹûoligosloinyhplenokoksidahroma AT klimenkoêv vzaimodeistvieadsorbirovannyhatomovbariâspoverhnostʹûoligosloinyhplenokoksidahroma AT starovoitovaln vzaimodeistvieadsorbirovannyhatomovbariâspoverhnostʹûoligosloinyhplenokoksidahroma AT naumovecʹag vzaimodeistvieadsorbirovannyhatomovbariâspoverhnostʹûoligosloinyhplenokoksidahroma AT zasímovičím interactionofadsorbedbariumatomswiththesurfaceofnanothickchromiumoxidefilms AT klimenkoêv interactionofadsorbedbariumatomswiththesurfaceofnanothickchromiumoxidefilms AT starovoitovaln interactionofadsorbedbariumatomswiththesurfaceofnanothickchromiumoxidefilms AT naumovecʹag interactionofadsorbedbariumatomswiththesurfaceofnanothickchromiumoxidefilms |