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

4.3 Charakterisierung ultradünner Lanthanoxid-Filme
Cl1s XPS
Cl Photoelectron Yield
Normalized Intensity (arb. units)
1.0
0.8
0.6
0.4
Before lanthana growth
After lanthana growth
(a)
Normalized Intensity (arb. units)
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
Reflectivity
Cl/Si(111)−(1x1)
La 2
O 3
/Cl/Si(111)
(b)
f c = 0.30
Φ c = 0.45
f c = 0.72
Φ c = 0.78
0.2
2 0 −2
Relative Binding Energy (eV)
0
−0.5 0 0.5 1
E−E (eV) Bragg
Abb. 4.35 (a) Cl1s-XPS-Daten normiert auf die Primärintensität und die Integrationszeit
und (b) XSW-Daten (offene Symbole) und theoretische Anpassung
nach der dynamischen Theorie der Röntgenbeugung (durchgezogene
Linien) unter Verwendung von Cl1s-Photoelektronen in (111)-Bragg-
Reflexion jeweils aufgenommen bei einer Photonenenergie von 3,35 keV
vor und nach dem Wachstum von 1,8 nm Lanthanoxid bei einer Substrattemperatur
von 500 ℃ und einem Sauerstoffhintergrunddruck von
p O2 = 5 × 10 −7 mbar auf Chlor-passiviertem Cl/Si(111)-(1 × 1) (5-Cl)
Grenzfläche verbleiben. Dies wird durch komplementäre Cl1s-XSW-Messungen in
Abb. 4.35 (b) fundiert, die im Mittel einen Bindungsplatzwechsel des Chlors nachweisen,
da sich durch das Wachstum von Lanthanoxid sowohl die kohärente Fraktion
von fc,(111) Cl1s
Cl1s
= 0,72 zu fc,(111) (5-Cl) = 0,30 als auch die kohärente Position von
Φ Cl1s
c,(111)
= 0,78 zu ΦCl1s
c,(111)
(5-Cl) = 0,45 ändert. Insgesamt kann also gefolgert werden,
dass das Chlor bei Präparationsbedingungen (5-Cl) beim Wachstum von La 2 O 3 -
Filmen hauptsächlich als surfactant [166] fungiert.
Im Vergleich zum Wachstum von Ce 2 O 3 bei Präparationsbedingungen (5-Cl) verhält
sich das Chlor also vollkommen verschieden. Beim Ce 2 O 3 -Wachstum fungiert
es als interfactant, während es sich beim Lanthanoxid-Wachstum maßgeblich als
surfactant verhält.
Zusammenfassend lässt sich für ultradünne La 2 O 3 -Filme auf Si(111) unter Wachstumsbedingungen
(5) und (5-Cl) feststellen, dass durch die vorherige Absättigung
von freien Siliziumbindungen dangling bonds mit Hilfe von Chlor sowohl die kristalline
Qualität der Lanthanoxid-Filme verbessert werden kann als auch Grenzflächen-
Spezies wie Silikat (Si-O-La) und Siliziumoxid (SiO x ) drastisch reduziert werden
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