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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
Gittersauerstoff im La 2 O 3 -Film (LaO x -Spezies), dem Sauerstoff im Silikat (Si-O-
La-Spezies) und der Oxidation des Siliziumsubstrates (SiO x ) zugeordnet werden.
Bei der Verwendung von zum Ceroxid-Wachstum identischen relativen Bindungsenergien,
die ausgehend von der LaO x -Spezies die Werte Si-O-La: (1,0 ± 0,1) eV
und SiO x : (2,1 ± 0,1) eV betragen, konnte eine optimale konsistente Anpassung erzielt
werden. Erneut ist qualitativ den Spektren sofort zu entnehmen, dass durch
die Passivierung der Si(111)-Oberfläche vor dem Lanthanoxid-Wachstum Silikat-
(Si-O-La) und Siliziumoxid-Spezies (SiO x ) an der Grenzfläche deutlich reduziert
werden, während beim nicht passivierten Wachstum auf Si(111)-(7 × 7) der deponierte
Film hauptsächlich aus Silikat besteht. Andere Studien wie z. B. von Yamada
et al. [21] zeigen für dünne La 2 O 3 -Filme auf nicht passiviertem Silizium ebenfalls
einen sehr hohen Silikat-Anteil. Vergleicht man in Tab. 4.5 die auf die Gesamtintensität
der O1s-Spektren normierten integralen Intensitäten der LaO x -, Si-O-Laund
SiO x -Spezies so wird dieser Sachverhalt auch quantitativ deutlich. Durch die
Chlor-Passivierung können die SiO x -Spezies und die Si-O-La-Spezies im Rahmen des
Fehlers um die Hälfte reduziert werden, während der im La 2 O 3 gebundene Sauerstoff
(LaO x -Spezies) entsprechend an Intensität gewinnt.
Aus den spektroskopischen Untersuchungen anhand der La3d-, Si1s- und O1s-XPS-
Spektren lässt sich zusammenfassend also festhalten, dass die Cl/Si(111)-(1 × 1)
Passivierung der Si(111)-Oberfläche vor dem Lanthanoxid-Wachstum unter Präparationsbedingungen
(5-Cl) dazu führt, dass Silikat- und Siliziumoxid-Spezies an der
Grenzfläche zwischen Substrat und Film drastisch reduziert werden.
4.3.2 Strukturelle Untersuchungen
Um auch einen strukturellen Einblick in die Grenzfläche zwischen Si(111) und La 2 O 3
zu erhalten, zeigt Abb. 4.32 chemisch sensitive O1s-XSW-Daten in (111)-Bragg-
Reflexion unter Verwendung der Si-O-La und SiO x -Spezies bei einer Photonenenergie
von 3,35 keV. Es ergeben sich für das Lanthanoxid-Wachstum auf nicht
passiviertem Si(111)-(7 × 7) kohärente Fraktionen und kohärente Positionen von
f Si-O-La
c,(111)
SiOx
(5) = 0,11 und ΦSi-O-La
c,(111)
(5) = 0,32 für die Si-O-La-Spezies und fc,(111) (5) =
c,(111) (5) = 0,39 für die SiO x-Spezies. Für das Chlor-passivierte Wachstum
0,22 und Φ SiOx
auf Cl/Si(111)-(1 × 1) erhält man die folgenden Ergebnisse: fc,(111) Si-O-La
(5-Cl) = 0,14
Präparationsbedingung SiO x Si-O-La LaO x
(5) 0,20 0,53 0,26
(5-Cl) 0,10 0,29 0,61
Tabelle 4.5 Normierte integrale Intensitäten der Spezies SiO x , Si-O-La und LaO x
der O1s-XPS-Spektren aus Abb. 4.31
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