Dresden 2003 – wissenschaftliches Programm

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O: Oberflächenphysik

O 16: Oxide und Isolatoren I

O 16.7: Vortrag

Dienstag, 25. März 2003, 12:45–13:00, FOE/ANOR

Die Wechselwirkung von Wasser mit O-ZnO(0001) — •Martin Kunat, Uwe Burghaus und Christof Wöll — Physikalische Chemie I, Ruhr-Universität, 44780 Bochum, www.pc.ruhr-uni-bochum.de

Die Wechselwirkung von Wasser mit der polaren sauerstoff–terminierten O-ZnO(0001) Oberfläche wurde detailliert mittels äußerst oberflächen–sensitiver Helium–Atom–Streuung (HAS), Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED), Röntgen–Photoelektronenspektroskopie (XPS), bedeckungsabhängiger Haftkoeffizienten–Messungen, S(Θ), (King und Wells) und bedeckungs– und temperaturabhängiger Helium–Atom–Reflektivitäts–Messungen (He–TDS) untersucht.

Die saubere O-ZnO–Oberfläche ist durch eine (1×3)–Sauerstoff–Defektstruktur gekennzeichnet [1], die durch dissoziative Adsorption von Wasser in eine H(1×1)–Struktur überführt werden kann. Dieser Vorgang konnte im Temperaturbereich von 200 K — 600 K beobachtet werden und wurde von einer Schulterbildung am O1s–XPS–Signal begleitet. Die Haftkoeffizienten–Messungen deuten auf einen Precursor–Mechanismus hin, wobei der Haftkoeffizient von 0.85 ± 0.1 für alle Bedeckungsgrade nahezu konstant war. Aus diesen Ergebnissen kann folgendes Modell abgeleitet werden: Ein Wassermolekül wird zunächst in einem Precursor–Zustand gebunden, diffundiert über die Oberfläche bis es an einem Sauerstoff–Defekt dissoziiert und OH bildet. Messungen mittels He–TDS zeigten, daß die Adsorption reversibel ist, und ergaben eine Bindungsenergie für die OH–Spezies von 130 kJ/mol.

[1] M. Kunat, St. Gil Girol, U. Burghaus, Ch. Wöll, Phys. Rev B 66 (2002) 081402(R).