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

4.4 Wachstum von Seltenerdoxid-Multilagen-Filmen
tern bei Übereinstimmung zwischen Modellierung und Experiment den folgenden
Verlauf. Die ersten Trilagen an der Grenzfläche sind amorph, während die oberen
Trilagen im La 2 O 3 -Film eine perfekte Bixbyit-Kristallinität aufweisen. Der Übergang
von amorphen zu perfekt kristallinen Trilagen geschieht hierbei innerhalb von
ein bis zwei Trilagen, wie es schematisch in Abb. 4.39 dargestellt ist. Der Verlust der
Kristallinität der Trilagen an der Grenzfläche ist in guter Übereinstimmung mit den
spektroskopischen Ergebnissen der O1s-Analyse, die eine Reifung der Grenzfläche
offenbart.
Die Anpassung des CeL α - und Ce3d-Sekundärsignalverlaufs in Abb. 4.38 liefert kohärente
Fraktionen und kohärente Positionen von f CeLα
c,(111)
= 0,50 und Φ CeLα
c,(111)
=
1,09 für das Fluoreszenz-Signal und fc,(111)
Ce3d = 0,63 und Φ Ce3d
c,(111)
= 1,08 für das
Photoelektronen-Signal. Anhand der CeL α -Fluoreszenz-XSW-Daten lässt sich feststellen,
dass der Ce 2 O 3 -Film eine vergleichbare Kristallinität aufweist, wie die gemittelte
Kristallinität über den gesamten La 2 O 3 -Film, da sich die kohärenten Fraktionen
der Fluoreszenz-Messungen lediglich um ∆f c,(111) = 0,05 unterscheiden. Im
Vergleich zum Wachstum von Ceroxid-Filmen auf Si(111) (siehe Abschnitt 4.2.2
und 4.2.5) ist die Kristallinität des Ce 2 O 3 -Films mit einer Schichtdicke von 6 Å auf
La 2 O 3 jedoch von geringer Qualität. Betrachtet man die kohärenten Fraktionen und
die kohärenten Positionen des CeL α -Signals im Vergleich zum Ce3d-Signal unter
Berücksichtigung von Nicht-Dipol-Effekten von 0,08, so ergibt sich eine Differenz
von ∆f c,(111) = 0,05 und ∆Φ c,(111) = 0,01. Da die Unterschiede unter Berücksichtigung
der Fehler für die kohärenten Fraktionen, die kohärenten Positionen und des
Nicht-Dipol-Beitrages sehr gering sind, ist davon auszugehen, dass es zu keinem
nennenswerten Einbau von Cer im La 2 O 3 -Gitter an der Grenzfläche kommt. Da die
oberen Lagen des Lanthanoxid-Films eine hohe Ordnung aufweisen, müsste die kohärente
Fraktion des CeL α -Signals ansonsten einen höheren Wert aufweisen. Zudem
ist auch die kohärente Position von Φ CeLα
c,(111)
= 1,09 ein Indiz dafür, dass sich die
mittlere Verteilung der Cer-Atome oberhalb des La 2 O 3 -Films befindet, da sie einen
höheren Wert aufweist als die zugehörigen kohärenten Positionen der inelastischen
Sekundärsignale LaL α und La3d für Lanthan.
Das Verhalten des Chlors während des Wachstums von 6 Å Ce 2 O 3 auf dem La 2 O 3 -
Film wurde mit Hilfe von Cl1s-XSW-Messungen in (111)-Bragg-Reflexion und Cl1s-
XPS-Untersuchungen, welche in Abb. 4.40 dargestellt sind, aufgeklärt. Die integrale
Intensität des Cl1s-Photoelektronen-Signals nach dem Wachstum des Seltenerdoxid-
Multilagen-Films beträgt (80±2) % der Intensität der Chlor-passivierten Cl/Si(111)-
(1 × 1). Da die Cl1s-Intensität nach dem Wachstum des La 2 O 3 -Films (79 ± 2) %
betrug (vgl. Abschnitt 4.3) und es demnach zu keiner weiteren Abschwächung des
Cl1s-Photoelektronen-Signals kommt, kann gefolgert werden, dass das Chlor beim
Wachstum von Ce 2 O 3 auf La 2 O 3 bei einer Substrattemperatur von 500 ℃ und einem
Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 5 × 10 −7 mbar im Gegensatz zum Wachstum
auf Si(111) bei Präparationsbedingungen (5-Cl) an die Oberfläche segregiert. Dies
wird durch die Cl1s-XSW-Messungen in Abb. 4.40 (b) bestätigt, die eine kohärente
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