Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB

4.2 Charakterisierung ultradünner Ceroxid-Filme
(10-Cl) verhält sich das Chlor hingegen vollkommen anders, da sich nur die kohärente
Fraktion zu f ClKα
ClKα
c,(111)
(5-Cl) = 0,56 bzw. fc,(111) (10-Cl) = 0,58 ändert, während die
kohärente Position mit Φ ClKα
c,(111)
(5-Cl) = 0,74 und ΦClKα
c,(111)
(10-Cl) = 0,74 im Rahmen
des Fehlers mit der kohärenten Position vor dem Wachstum übereinstimmt. Dies
deutet darauf hin, dass 78 % (5-Cl) bzw. 81 % (10-Cl) des Chlors mit einem vertikalen
Abstand der on-top Bindungsplätze an der Si(111)-Oberfläche verbleiben,
während das restliche Chlor statistisch verteilt Bindungsplätze im Film oder auf
dem Ce 2 O 3 -Film einnimmt, sodass dieser Anteil des Chlors eine kohärente Fraktion
von null aufweist. Das heißt, dass bei verwendeten Sauerstoffhintergrunddrücken
von p O2 = 5 × 10 −7 mbar bis p O2 = 1 × 10 −6 mbar (5-Cl)–(10-Cl) während des
Wachstums von Ce 2 O 3 Chlor hauptsächlich als interfactant [167] fungiert. Dies wird
ebenfalls durch den Vergleich der integralen Intensitäten der Cl1s-XPS-Spektren in
Abb. 4.20 bestätigt, die vor und nach dem Wachstum von 10 nm Ceroxid unter Präparationsbedingungen
(5-Cl) aufgenommen wurden und auf die Primärintensität
und die Integrationszeit normiert wurden. Hier weist der Abfall der Photoelektronenausbeute
nach dem Wachstum des Films auf 11 % der primären Intensität ebenfalls
darauf hin, dass das Chlor größtenteils an der Grenzfläche verbleibt. Vergleicht
man anhand der XSW-Daten den Anteil des Chlors, welcher nicht an der Grenzfläche
verbleibt, und die Cl1s-Photoelektronenausbeute nach dem Filmwachstum, so fällt
auf, dass diese Anteile innerhalb des Fehlerbereichs übereinstimmen. Dies legt die
Vermutung nahe, dass das Chlor, welches mehrere inäquivalente Bindungsplätze einnimmt,
an die Oberfläche segregiert, da die Ausdringtiefe der Cl1s-Photoelektronen
wegen der geringen kinetischen Energie von etwa 530 eV sehr gering ist und das
Chlor-Signal deshalb nur aus den obersten Trilagen des Ceroxid-Films stammen
kann.
Anhand der vertikalen Strukturinformationen aus den (111)-XSW-Messungen kann
zunächst das in Abb. 4.21 gezeigte Strukturmodell für das an der Grenzfläche verbleibende
Chlor für (5-Cl) und (10-Cl) aufgestellt werden. Dabei befinden sich die
Abb. 4.20
Cl1s-XPS-Spektren aufgenommen
bei einer Photonenenergie von
3,35 keV vor und nach dem Wachstum
von 10 nm Ceroxid bei einer
Substrattemperatur von 500 ℃ und
einem Sauerstoffhintergrunddruck
von p O2 = 5 × 10 −7 mbar (5-Cl).
Die Spektren wurden auf die
Primärintensität und die Integrationszeit
normiert. (aus [102])
Intensity (arb. units)
6
Cl1s before growth
Cl1s after growth
4 2 0 −2 −4
Relative Binding Energy (eV)
−6
89