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

4.5 Charakterisierung von Seltenerdoxid-Filmen mit Schichtdicken im Bereich
einiger Nanometer mit Hilfe von XRD und GIXRD
Intensity (arb. units)
calculation
(1−Cl)
0.8 0.9 1.0 1.1
L (r. l. u.)
Abb. 4.44 (00l)-CTR-Daten (offene Symbole) und theoretische Anpassung (durchgezogene
Linie) nach dem Wachstum von 6,1 nm Ceroxid bei einer Wachstumsrate
von 1,4 Å /min auf Chlor-passiviertem Cl/Si(111)-(1×1) bei einer
Substrattemperatur von 500 ℃ und einem Sauerstoffhintergrunddruck
von p O2 = 1 × 10 −7 mbar (Präparationsbedingungen (1-Cl)) und dem
anschließenden Aufbringen einer amorphen Silizium-Schutzschicht (capping)
dass sowohl für (1) und (1-Cl) die Ceroxid-Filme in der Bixbyit-Kristallstruktur
vorliegen als auch der (1)-Ceroxid-Film die gleiche laterale Verspannung wie der
(1-Cl)-Ceroxid-Film aufweist.
Um zu überprüfen, ob die Grenzfläche bei der Exposition des Ceroxid-Films an ambienten
Bedingungen stabil ist oder einem Reifungsprozess unterliegt, zeigt Abb. 4.45
den (00l)-CTR in der Nähe von l = 1 für die Präparationsbedingungen (1-Cl), wobei
der Film nicht mit einer Silizium-Schutzschicht geschützt ist. Aus der relativen
Lage des Ceroxid-Reflexes zum Si(111)-Bragg-Reflex ergibt sich eine vertikale Gitterkonstante
von 3,13 Å, die innerhalb des Fehlers mit dem Wert für CeO 2 (siehe
Tab. 4.8) übereinstimmt. Die Diskrepanz zur Präparationsbedingung (1-Cl) mit
Silizium-Schutzschicht (vgl. Abb. 4.44), die eine sehr viel höhere vertikale Gitterkonstante
zeigt, ist darauf zurückzuführen, dass aufgrund der fehlenden Silizium-
Schutzschicht der Ceroxid-Film unter ambienten Bedingungen nachoxidiert ist. Dieses
wurde mit Hilfe von in-situ und ex-situ Photoelektronenspektroskopie am O1sund
Ce3d-Niveau bestätigt und es konnte ein Oxidationszustand von CeO 1,5 insitu
und CeO 1,90 nach der Exposition an ambienten Bedingungen bestimmt werden
(Daten nicht gezeigt). Die von der AG Wollschläger durchgeführte theoretische Anpassung
des (00l)-CTRs liefert eine kristalline Schichtdicke von 2,5 nm und ebenfalls
eine drastisch reduzierte amorphe Grenzflächenschicht von lediglich 0,4 nm.
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