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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
tionen auf. Dieses bedeutet, dass der Ceroxid-Film eine hohe Rauigkeit aufweist
und von minderer kristalliner Qualität ist. Der noch zu erahnende Ceroxid-Bragg-
Reflex für (5-Cl) wurde mit Hilfe eines Gaußprofils angepasst. Aus der Position der
Gaußkurve relativ zum Si(111) B -Reflex erhält man eine vertikale Gitterkonstante
von 3,18 Å und aus der Halbwertsbreite (FWHM) des Gaußprofils ergibt sich eine
Schichtdicke von 2,6 nm, wenn inhomogene Verspannungen des Films vernachlässigt
werden.
Die XRD-Untersuchungen zum Wachstum bei einer geringeren Wachstumsrate und
einem verringerten Verhältnis von Cer-Fluss zu Sauerstoffhintergrunddruck zeigen
den generellen Trend, dass die kristalline Qualität des Ceroxids bei vergleichbarer
Schichtdicke abnimmt. Besonders stark ist dies für einen erhöhten Sauerstoffhintergrunddruck
von p O2 = 5 × 10 −7 mbar ausgeprägt. Lediglich das Chlor-passivierte
(1-Cl)-Wachstum zeigt noch eine sehr hohe kristalline Qualität auf, wobei zwei
Ceroxid-Phasen lateral zu koexistieren scheinen. Höchstwahrscheinlich kann der
Effekt der Abnahme der kristallinen Qualität auf die erhöhte Depositionszeit der
Filme bei erhöhter Substrattemperatur von 500 ℃ zurückzuführen sein, die es der
Grenzfläche erlaubt, das thermodynamische Gleichgewicht durch die Silikat- und
Siliziumoxid-bildung an der Grenzfläche zu erreichen. Somit ist davon auszugehen,
dass die Chlor-Passivierung die Si(111)-Oberfläche während des Ceroxid-Wachstums
lediglich kinetisch für eine gewisse Wachstumszeit stabilisiert, jedoch thermodynamisch
nicht stabil ist. Dieses erklärt auch, weshalb bei längeren Depositionszeiten
der Unterschied in der kristallinen Qualität zwischen passiviertem und nicht passiviertem
Ceroxid-Wachstum nicht mehr so stark ausgeprägt ist. Bei äußerst geringen
Cer-Flüssen ist davon auszugehen, dass sich die amorphe Grenzflächenschicht mit
fortschreitendem Wachstum immer weiter ausdehnt und somit dazu führt, dass lediglich
ein amorphes Film-Wachstum beobachtet werden kann.
4.5.2.4 Beugung unter streifendem Einfall
Um weitere strukturelle Eigenschaften der Chlor-passivierten Ceroxid-Filme, welche
in der spekularen Beugung eine sehr gute kristalline Qualität aufwiesen, aufzuklären,
wurden reziproke Gitterkarten unter streifendem Einfall am (01l)-CTR und in der
Nähe des (01 1 /3) S -Reflexes § bei konstantem l-Wert der Chlor-passivierten Ceroxid-
Filme aus Abb. 4.46 und Abb. 4.47 aufgenommen.
Abb. 4.49 zeigt zunächst die reziproken Gitterkarten des (01l)-CTRs für die Präparationsbedingungen
(1-Cl) und (5-Cl). Der Si(131) B -Reflex ist in den Karten
zusätzlich in Volumenkoordinaten angegeben. Qualitativ fällt als erstes auf, dass
sich die reziproken Gitterkarten für (1-Cl) und (5-Cl) stark ähneln und Beugungs-
Reflexe an den gleichen l-Positionen aufweisen. Ein Vergleich mit der berechneten
reziproken Gitterkarte aus Abb. 4.41 offenbart, dass es sich bei den Reflexen bei ca.
l = 1 /3 und l = 4 /3 um Ceroxid-Beugungsreflexe einer kubischen Phase in Typ-B Ori-
§ Der Index S bezeichnet im Folgenden Oberflächenkoordinaten
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