Dokument: The oxidation of the (100) surface of the intermetallic alloys Ni₃Al and CoAl and the growth of Co on the clean and oxidized N3Al(100) surface

Titel:	The oxidation of the (100) surface of the intermetallic alloys Ni3Al and CoAl and the growth of Co on the clean and oxidized N3Al(100) surface
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2176
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20021018-000176-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Costina, Ioan [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 10,75 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Franchy, René [Gutachter] Prof. Dr. Schierbaum, Klaus [Gutachter]
Stichwörter:	Intermetallische Legierungen, Oxidation,Aluminiumoxid, Tunnelmagnetowiederstand, Kobalt, Rastertunnelmicroscopie,Augerelectronenmicroscopie, Beugung niederenergetischer Elektronen,Elektronenergieverlust-spektroskopieIntermetallic Alloys, Oxidation,Aluminum Oxid, Tunnel Magnetoresistance, Cobalt, Scanning TunnelingMicroscopy, Auger Electron Spectroscopy, Low Electron Energy Diffraction,Electron Energy Loss Spectroscopy
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:	Die Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von dünnen Al-Oxid Schichten auf den (100) Oberflächen der intermetallischen Legierungen Ni3Al und CoAl, sowie mit der Untersuchung des Co Wachstums auf der reinen und oxidierten Ni3Al(100) Oberfläche. Die dünne Schichten wurden mittels Augerelektronenspektroskopie (AES), Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED), Elektronenergieverlust-spektroskopie (EELS) und Rastertunnelmikroskopie (STM) untersucht. Die reine Ni3Al(100)-Oberfläche Das LEED Bild der reinen Ni3Al(100) Oberfläche zeigt eine (1x1) Struktur. STM-Untersuchungen der reinen Ni3Al(100) Oberfläche zeigen große und glatte Terrassen (500-1000 Å), die durch doppelatomare Stufen getrennt sind. Das deutet darauf hin, dass unterschiedliche Terrassen immer gleich terminiert sind. Co/Ni3Al(100) Bei einer niedrigen Bedeckung (0.1 ML) und bei Raumtemperatur wächst Co auf der Ni3Al(100) Oberfläche in zweidimensionalen Inseln. Oberhalb von 0.3 ML findet die Nukleation auch in der zweiten atomaren Schicht statt. Nach der Abscheidung von 3.5 ML Co, besteht die Oberfläche aus Co Inseln mit einem Durchmesser von ~ 90 Å. Das Tempern bei 700 K führt zum Wachstum von großen Terrassen von fcc-Co, die mit der (100) Fläche parallel zu der (100) Oberfläche des Substrates orientiert sind. Anlassen oberhalb 750 K führt zur Diffusion von Co in das Substrat. Al2O3/Ni3Al(100) Bei Raumtemperatur bildet sich nach der Oxidation auf der reinen Ni3Al (100) Oberfläche eine dünne amorphe Al-Oxid (a-Al2O3) Schicht (~ 5Å). Die Oxidation bei 1100 K führt zu der Bildung einer dünner wohlgeordneten gamma’-Al2O3-Schicht deren Dicke ~ 10 Å beträgt. Die STM-Bilder der vollständig mit dem Oxid bedeckten Oberfläche zeigen drei hexagonale Überstrukturen mit Gitterparameter von 18, ! 24 und 54 Å. Die Bandlücke von Al2O3/Ni3Al(100) beträgt ~ 3.2 eV für amorphes Al2O3-Oxid und ~ 4.3 eV für wohlgeordnetes Al2O3-Oxid. Beide Werte sind viel kleiner als die entsprechenden Volumenwerte. Co/Al2O3/Ni3Al(100) Auf dem wohlgeordneten Al2O3/Ni3Al(100) wurde bei Raumtemperatur Co aufgedampft. Das Kobalt zeigt ein Volmer-Weber Wachstum. Nach einer nominellen Deposition von 30 Å beträgt der Durchmesser der Kobalt- Clusters 70 Å. Anlassen der Schicht führt zu einer Koaleszenz der Cluster. Ab 700 K fangen die Cluster an durch das Oxid hindurch in das Substrat hinein zu diffundieren. Nach Anlassung auf 1000 K verschwindet das Kobalt komplett von der Oberfläche. Al2O3/CoAl(100) Bei Raumtemperatur bildet sich nach der Oxidation der reinen CoAl (100) Oberfläche eine dünne amorphe Al-Oxid-Schicht (a-Al2O3). Das Tempern bei Temperaturen zwischen 800 K und 1000 K führt zu einem Phasenübergang von a-Al2O3 zu theta-Al2O3, die eine (2x1) Struktur (in zwei senkrecht zueinander stehenden Domänen) in Bezug zum Substrat aufweist. Nach dem Tempern auf Temperaturen oberhalb 1200 K findet ein Phasenübergang zu alpha-Al2O3 statt. Anlassen auf Temperaturen oberhalb 1300 K führt zu einer Zersetzung und Desorption des Oxides. Abstract The aim of this work was the preparation and characterization of thin Al-oxide films on the (100) surface of the intermetallic compounds Ni3Al and CoAl, as well as the study of Co growth on the clean and oxidized Ni3Al(100) surface. The films were characterized by Auger electron spectroscopy (AES), Low Energy Electron Diffraction (LEED), Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS) and Scanning Tunnelling Microscopy (STM). The clean Ni3Al(100) surface The LEED pattern of clean Ni3Al(100) shows a (1x1) structure. STM images of the Ni3Al(100) surface display flat and large terraces (500 – 1000 Å) separated by steps with a step height of 3.5 Å which corresponds to the lattice constant of Ni3Al and represents a double atomic step. This suggests that different terraces have always the same termination. Co/Ni3Al(100) At low coverage (0.1 ML) and 300 K, the cobalt deposited on the Ni3Al (100) surface shows a two-dimensional growth mode. For deposition of 0.3 ML the nucleation takes also place in the second layer. After deposition of 3.5 ML Co, the surface consists of Co islands with a mean diameter of ~ 90Å. Annealing at 700 K leads to the growth of large terraces of fcc-Co which are arranged with the (100) plane parallel to the (100) surface of the substrate. Co is stable on Ni3Al (100) up to 750 K when it starts to diffuse into the substrate. At 1100 K, Co is disappeared completely from the surface via diffusion into the substrate. Al2O3/Ni3Al(100) At room temperature oxygen adsorption on Ni3Al(100) leads to the formation of a thin amorphous Al-oxide (a-Al2O3) layer (~ 5Å). Oxidation at 1100 K leads to formation of a well ordered gamma’-Al2O3 film with a thickness of ~ 10Å. The STM images of the completely oxide-covered surface exhibit hexagonal superstructures with lattice constants of 18, 24 and 54 Å. The band gap of Al2O3 formed on Ni3Al (100) amounts for the amorphous film to ~ 3.2 and to ~ 4.3! eV for the well ordered Al2O3 film, respectively and both are strongly diminished with respect to the bulk values. Co/Al2O3/Ni3Al(100) Co deposited at room temperature on a Al2O3 film, which was grown on Ni3Al(100) at 1100 K, shows a three dimensional (Volmer-Weber) growth mode. After a nominal deposition of 30 Å the 3D cobalt clusters have a mean diameter of 70 Å and a roughness of ~ 10 Å. Annealing at 700 and 900 K leads to a coalescence of the Co clusters, and to a gradually diffusion of Co through the oxide into the substrate. After annealing at 1000 K the entire surface of alumina is Co free. Al2O3/CoAl(100) Oxygen adsorption at 300 K leads to the formation of an amorphous Al2O3 film on CoAl(100). Annealing at temperatures between 800 - 1000 K induces a phase transformation from a-Al2O3 into the theta-Al2O3 phase, which exhibits a (2x1) structure with respect to the substrate. After annealing at temperatures > 1200 K a transition to alpha-Al2O3 occurs, while above 1300 K the decomposition and removal of the oxide film from the surface is observed.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik
Dokument erstellt am:	18.10.2002
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	18.10.2002
Datum der Promotion:	18.10.2002