Povrchy perovskitu KTaO3 připravené štípáním v ultravysokém vakuu

Student: Dolák Tomáš
Vedoucí: Mgr. Martin Setvín, Ph.D.
Konzultant: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.
Stav práce: přerušená

Abstrakt:

Perovskity (strukturní vzorec ABO₃ [1]) jsou v současnosti v popředí zájmu v materiálovém výzkumu díky jejich slibným vlastnostem pro katalýzu [2], fotokatalýzu [3], elektroniku [4] nebo spintroniku. Název perovskit obsahuje širokou skupinu materiálů obsahující stovky stabilních konfigurací, a to díky značné volnosti v kombinaci kationtů A a B a možnosti dopování materiálu na všech třech pozicích (A,B,O).

Cílem této práce je připravit nerekonstruovaný povrch perovskitu KTaO₃ (001) metodou štípání ve vakuu [5,6] a analyzovat ho pomocí metod STM [7] a LEED [8]. Dále se pokusit změřit a vyhodnotit LEED I-V křivky a určit z nich vertikální relaxaci povrchových atomů.

Pro optimalizaci katalytických vlastností povrchů se tradičně používaji ostrůvky kovových atomů. Druhý cíl diplomové práce je získat základní vědomosti o interakci přechodových kovů s KTaO₃ (001) pomocí depozice vhodného kovu (například Ceru) v množství odpovídajícímu přibližně jedné monovrstvě a analyzovat výsledný povrch pomocí STM a XPS.

Cíle práce:

• Seznámení se s experimentálními metodami LEED, XPS, STM
• Sestavení a otestování zařízení pro štípání vzorků v UHV a držáku vzorku pro krystaly KTaO₃
• Charakterizace povrchu pomocí metody LEED, popřípadě LEED I-V
• Depozice vybraného vhodného kovu (např. Ceru) na povrch KTaO3 (001) a analýza pomocí STM a XPS

Diplomová práce bude prováděna na aparatuře, která umožňuje studium vzorků pomocí STM a integrálních povrchových technik (adsorpce, desorpce, hmotnostní spektroskopie, XPS, LEED). Výsledky měření vytvoří základ pro zkoumání katalytických vlastností povrchu KTaO3 modifikovaného přechodovými kovy.

Literatura:

• [1] R. E. Schaak and T. E. Mallouk, Chem. Mater. 14, 1455 (2002)
• [2] S. Royer, D. Duprez, F. Can, X. Courtois, C. Batiot-Dupeyrat, S. Laassiri, and H. Alamdari, Chem. Rev. 114, 10292−10368 (2014)
• [3] E. Grabowska, Appl. Cat. B: Environmental 186, 97 (2016)
• [4] A. F. Santander-Syro et al., Nature 469, 189 (2011)
• [5] M. Setvin, M. Reticcioli, F. Poelzleitner, J. Hulva, M. Schmid, L. A. Boatner, C. Franchini, and U. Diebold, Science 359, 572 (2018)
• [6] I. Sokolovic, M. Schmid, U. Diebold, and M. Setvin, Phys. Rev. Mater. 3, 034407 (2019)
• [7] C. J. Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (Oxford University Press, 2007)
• [8] L. Eckertová a kol., Metody analýzy povrchů: elektronová mikroskopie a difrakce (Academia, Praha, 1996)