SURFACE STABILITY OF EPITAXIAL LaNiO_{3−$\delta$$$} THIN FILMS
S. Mickevičius^a, S. Grebinskij^a, V. Bondarenka^a,b, H. Tvardauskas^a, M. Senulis^a, V. Lisauskas^a, K. Šliužienė^a, B. Vengalis^a, B.A. Orlowski^c, and E. Baškys^a
aSemiconductor Physics Institute, Center for Physical Sciences and Technology, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
^bVilnius Pedagogical University, Studentų 39, LT-08106 Vilnius, Lithuania
^cInstitute of Physics of the Polish Academy of Sciences, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warsaw, Poland
E-mail: sigism@pfi.lt

Received 3 December 2009; revised 23 June 2010; accepted 16 September 2010

Thin LaNiO_3−δ films with pseudocubic (100) preferred orientation were prepared by reactive DC magnetron sputtering and in situ annealed in O₂ and vacuum. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to determine the variation in composition of the films under high temperature annealing. The experimental O 1s and La 3d – Ni 2p_3/2 spectra of LaNiO_3−δ films was analysed in terms of O²⁻, O⁻/(OH)⁻, and weakly adsorbed oxygen species. It was shown that the change in the type of conductivity from metallic to semiconducting one is accompanied by a marked increase in the intensity of the lateral (~531 eV) peak of oxygen. The quantitative analyses of La 3d – Ni 2p_3/2 spectra show that the Ni/La concentration ratio significantly decreases after heating above the dehydration temperature. These variations in conductivity and surface composition were attributed to the loss of lattice oxygen with subsequent adsorption of O⁻ and (OH)⁻ anions and weakly adsorbed oxygen species from ambient air.

Keywords: rare earth alloys and compounds, oxide materials, XPS, surfaces and interfaces, LaNiO3 thin film

EPITAKSINIŲ LaNiO_3−$\delta$ PLONŲ SKUOKSNIŲ PAVIRŠIAUS STABILUMAS
S. Mickevičius^a, S. Grebinskij^a, V. Bondarenka^a,b, H. Tvardauskas^a, M. Senulis^a, V. Lisauskas^a, K. Šliužienė^a, B. Vengalis^a, B.A. Orlowski^c, E. Baškys^a
aFizinių ir technologijos mokslų centro Puslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bVilniaus pedagoginis universitetas, Vilnius, Lietuva
^cLenkijos mokslų akademijos Fizikos institutas, Varšuva, Lenkija

Plonieji daugiausia pseudokubine (100) kryptimi orientuoti LaNiO_3−$\delta$ sluoksniai gaminti reaktyvinio nuolatinės srovės magnetroninio dulkinimo būdu ir in situ atkaitinti O₂ ir vakuume. Sluoksnių sudėties kitimas kaitinimo metu tirtas Rentgeno fotoelektroninės spektroskopijos (RFS) metodu. Ištirti eksperimentiniai LaNiO_3−$\delta$ sluoksnių O 1s ir La 3d – Ni 2p_3/2 spektrai, siekiant nustatyti O²⁻, O⁻/(OH)⁻ ir silpnai surišto deguonies santykius. Metalinio laidumo virtimą puslaidininkiniu atkaitinant vakuume aukštoje temperatūroje lydi žymus O 1s spektro 531 eV smailės intensyvumo padidėjimas. Šis intensyvumo augimas sietinas su deguonies vakansijų koncentracijos augimu ir lygiagrečiai su deguonies jonų su nutrauktais cheminiais ryšiais skaičiaus padidėjimu. Kiekybinė La 3d – Ni 2p_3/2 spektro analizė rodo žymų Ni/La koncentracijų santykio sumažėjimą atkaitinus virš dehidracijos temperatūros. Toks laidumo ir paviršiaus sudėties kitimas aiškintinas deguonies netekimu gardelėje su vėlesne O⁻ ir (OH)⁻ anijonų bei silpnai surišto deguonies adsorbcija iš aplinkos oro.