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

4.3 Charakterisierung ultradünner Lanthanoxid-Filme
In weiteren Studien sollte die Gallium-Passivierung von Si(111) während des Ceroxidwachstums
näher untersucht werden. Da das Gallium anscheinend als interfactant
fungiert und auf leicht modifizierten (6,3 × 6,3)-Bindungsplätzen ((6,3 × 6,3) ∗ )
verbleibt, könnte eine vollständige Ga/Si(111)-(6,3 × 6,3) Bedeckung des Si(111)
vor dem Ce 2 O 3 -Wachstum möglicherweise eine interessante Alternative zur Chlor-
Passivierung darstellen.
4.3 Charakterisierung ultradünner Lanthanoxid-Filme
Nachdem im vorherigen Abschnitt 4.2 die Ergebnisse der Charakterisierung von
ultradünnen Ceroxid-Filmen auf Si(111) vorgestellt wurden, soll in diesem Abschnitt
die Untersuchung zum Adsorbat-modifizierten Wachstum von ultradünnen
Seltenerdoxid-Filmen auf Si(111) anhand von Lanthanoxid erweitert werden. Ausgehend
von den idealen Wachstumsparametern für das Ce 2 O 3 -Wachstum auf Si(111),
wird das Wachstum von Lanthanoxid im Folgenden auf der Chlor-passivierten Siliziumoberfläche
(Cl/Si(111)-(1 × 1)) bei einer Substrattemperatur von 500 ℃ und
einem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 5×10 −7 mbar (Präparationsbedingungen
(5-Cl)) spektroskopisch und strukturell analysiert und mit dem nicht passivierten
Wachstum auf Si(111)-(7 × 7) (Präparationsbedingungen (5)) verglichen. Die
Schichtdicke der untersuchten Lanthanoxid-Filme lag dabei bei 1,8 nm und wurde
durch die anhand von XRR kalibrierte Wachstumsrate berechnet.
4.3.1 Spektroskopische Untersuchungen
Abb. 4.29 zeigt für das Wachstum unter den Präparationsbedingungen (5-Cl) und
(5) repräsentative La3d-XPS-Spektren. Es kann zunächst eindeutig auf das Vorliegen
von Lanthan im La 3+ -Oxidationszustand anhand der typischen Peakstruktur für
Seltenerden im RE 3+ -Oxidationszustand und experimentellen Spektren aus der Literatur
[84] für beide Präparationsbedingungen geschlossen werden. Weiterhin ist zum
einen zu beobachten, dass die beiden Spektren um ∆E = 0,35 eV relativ zueinander
energetisch verschoben sind, wobei die Energie dabei auf das Siliziumvolumensignal
des Si1s-Niveaus kalibriert wurde. Zum anderen ist eine relative Intensitätszunahme
des d’- und c’-Peaks der Präparationsbedingung (5-Cl) gegenüber dem nicht
passivierten Wachstum (5) zu beobachten. Eine energetische Verschiebung bis zu
einigen wenigen eV gepaart mit einer relativen Intensitätsvariation der Peaks im
La3d-XPS-Spektrum wird in der Literatur ebenfalls für Lanthan in unterschiedlichen
chemischen Verbindungen beobachtet [84, 175, 176]. Obwohl die energetische
Verschiebung in den La3d-XPS-Spektren mit 0,35 eV relativ gering ausfällt, deutet
dies zusammen mit den später folgenden Si1s- und O1s-XPS-Analysen darauf hin,
dass sich die chemische Zusammensetzung der deponierten Filme für die Präparationsbedingungen
(5) und (5-Cl) leicht voneinander unterscheidet. Während für
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