Závislost povrchové struktury Fe2O3(012) na prostředí
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Táto diplomová práca sa zaoberá štúdiom alfa-Fe2O3(012) vystaveného vodnému prostrediu. Súčasný stav poznania ohľadom oxidov železa s pozornosťou vkladanou do popisu alfa-Fe2O3 a jeho (012) povrchu je stručne zhrnutá. Experimentálná časť tejto práce začína s popisom unikátného zariadenia na depozíciu kvapalnej vody na povrchy monokryštalických vzoriek compatibilného s podmienkami ultra vysokého vákuua. Jednotlivé konštrukčné časti a detaily sú diskutované. Navrhnutý systém bol testovaný na vzorkách striebornej fólie a monokryštálu Fe3O4 s povrchovom v rovine [100]. Chemické zloženie a morfológia povrchu po experimente s kvapalnou vodou je diskutovaná. Navrhnuté zariadenie bolo použité na štúdium interakcie vody so známymi (1x1) a (2x1) povrchovými alfa-Fe2O3(012). Experimentálne dáta ukazujú, že voda sa viaže na obe reconštrukcie disociatívne s určitým množstvom molekulárnej vody naviazanej na adsorbované hydroxydi. (1x1) sa zdá javý stabilná po expozícii rôznym tlakom vodnej pary, zatial čo (2x1) vykazuje zmenu na (1x1) pri expozíciach vyšším tlakom vodnej pary alebo po niekolo minútovej expozíci electrónovému zväzku. Ďalej sú v tejto práci prezentované prvé výsledky z štúdie prechodu (1x1) rekonštrukcie na (2x1) pomocou mikroskpie nízkoenergiových elektrónov. Výsledky ukazujú, že táto premena na nižších teplotách je inciovaná na hranách atomárnych vrstiev a defektov na povrchu, ktorá potom postupuje smerom k stredu atomárnych terás. Meranie na vyšších teplotách vykazuje postupnú premenu povrchu naznačúju viaceru nukleačných centrech z ktorých sa (2x1) povrch širi ďalej.
This thesis deals with study of alpha-Fe2O3(012) exposed to water environment. The up to date knowledge of different oxides with focus on alpha-Fe2O3 and its R-cut (012) non polar surface is briefly reviewed. The experimental part of this work start with the description of the state of the art ultra high vacuum compatible experimental setup for dosing liquid water onto single crystal surfaces. Individual features of the system are thoroughly discussed and the tests of the system were performed on silver foil and on Fe3O4(001) single crystal surface. The chemical composition and surface morphology of the crystal after liquid water experiment is discussed. The proposed setup was used to study interaction of water with known (1x1) and (2x1) surface reconstruction of alpha-Fe2O3(012). The experimental data shows that water binds to both reconstruction disociatively with some molecular water bound to adsorbed hydroxyls. The (1x1) reconstruction appears to survive exposure to different pressures of water vapor, while the (2x1) seems to change into (1x1) after exposures to higher pressures or by exposing it to electron beam. Further, this thesis presents the first real time study of (1x1)-to-(2x1) transition by Low Energy Electron Microscopy. These results show iniciation of the transition at atomic step edges and defects, which then continues to the centers of terraces at lower temperatures. Onservation of gradual transition at higher temperatures suggets creation of numerous nucleation centers from which then (2x1) spread. The beam damage is believed to also play role in the transformation as documented in the thesis.
This thesis deals with study of alpha-Fe2O3(012) exposed to water environment. The up to date knowledge of different oxides with focus on alpha-Fe2O3 and its R-cut (012) non polar surface is briefly reviewed. The experimental part of this work start with the description of the state of the art ultra high vacuum compatible experimental setup for dosing liquid water onto single crystal surfaces. Individual features of the system are thoroughly discussed and the tests of the system were performed on silver foil and on Fe3O4(001) single crystal surface. The chemical composition and surface morphology of the crystal after liquid water experiment is discussed. The proposed setup was used to study interaction of water with known (1x1) and (2x1) surface reconstruction of alpha-Fe2O3(012). The experimental data shows that water binds to both reconstruction disociatively with some molecular water bound to adsorbed hydroxyls. The (1x1) reconstruction appears to survive exposure to different pressures of water vapor, while the (2x1) seems to change into (1x1) after exposures to higher pressures or by exposing it to electron beam. Further, this thesis presents the first real time study of (1x1)-to-(2x1) transition by Low Energy Electron Microscopy. These results show iniciation of the transition at atomic step edges and defects, which then continues to the centers of terraces at lower temperatures. Onservation of gradual transition at higher temperatures suggets creation of numerous nucleation centers from which then (2x1) spread. The beam damage is believed to also play role in the transformation as documented in the thesis.
Description
Citation
KOMORA, M. Závislost povrchové struktury Fe2O3(012) na prostředí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Fyzikální inženýrství a nanotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-06-18
Defence
XPS je povrchově citlivá metoda. Na vzorku se nachází 30 % nějaké sloučeniny, ale v XPS spektru není příliš zastoupena. Jak je to možné?
Bylo by možné pro studium povrchu použít i metodu LEIS?
Bývá zvykem v difraktogramech stopy indexovat. Proč to neděláte?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení