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
Präparation Reflex laterale Gitterkonstante a ‖ Verspannung (Si)
(1-Cl) (01 1 /3) S 3,866 Å 0,67 %
(5-Cl) (01 1 /3) S 3,865 Å 0,63 %
Tabelle 4.10 Laterale Gitterkonstanten von Ceroxid bestimmt anhand des (01 1 /3) S -
Reflexes aus Abb. 4.50 für Präparationsbedingungen (1-Cl) und (5-
Cl). Zusätzlich ist die laterale Verspannung der Ceroxid-Filme gegenüber
Silizium angegeben.
unter Berücksichtigung des Fehlers im Mittel um (0,7 ± 0,2) % größer als die laterale
Gitterkonstante von Silizium (vgl. Tab. 4.8). Daraus kann zunächst gefolgert werden,
dass der Sauerstoffhintergrunddruck für das Chlor-passivierte Wachstum keinen
Einfluss auf die laterale Gitterkonstante in dem untersuchten Bereich ausübt. Dies
resultiert sicherlich aus der epitaktischen Grenzfläche, die für das Chlor-passivierte
Wachstum minimale Anteile von Silikat- und Siliziumoxid-Spezies aufweist. Somit
wird die laterale Gitterkonstante des Ceroxids durch die laterale Beziehung zum
Siliziumsubstrat bestimmt. Auffällig ist, dass die laterale Beziehung zum Substrat
durch die Bildung einer amorphen Grenzfläche nicht verloren geht, wie die spekulare
Beugung an dem (1)-Ceroxid-Film (Abb. 4.43) nahelegt. Die vertikale Gitterkonstante
stimmte im Rahmen des Fehlers mit dem (1-Cl)-Ceroxid-Film (Abb. 4.44)
überein, weshalb davon auszugehen ist, dass die laterale Gitterkonstante ebenfalls
übereinstimmt. Dies legt insgesamt den Schluss nahe, dass die laterale Gitterkonstante
des Ceroxid-Films bei einem nicht passivierten Wachstum und damit bei einer
Reifung der Grenzfläche erhalten bleibt und es nicht zu einer lateralen Relaxation
des Films während des Grenzflächen-Reifungsprozesses kommt.
Abb. 4.51 zeigt den (01l)-CTR und zugehörige XPS-Spektren des O1s- und Ce3d-
Niveaus von voll oxidiertem Ceroxid mit einer Schichtdicke von 18 nm, welches unter
Präparationsbedingungen (5-Cl) gewachsen wurde und an ambienten Bedingungen
nachoxidiert ist. Die O1s- und Ce3d-XPS-Spektren, welche von A. Allahgholi
an der Strahlführung BW2 am Hasylab am Desy bei einer Photonenenergie von
3,0 keV aufgenommen wurden, belegen, dass der Ceroxid-Film einen Oxidationszustand
von Ce 4+ (CeO 2 ) aufweist, da im O1s-XPS-Spektrum die CeO 2 -Spezies die
absolut dominierende Komponente ist und das Ce3d-Spektrum lediglich die zum
Ce 4+ -Oxidationszustand gehörenden Peaks zeigt. Der (01l)-CTR zeigt erneut die
gleichen Charakteristika wie die (01l)-CTRs aus Abb. 4.49. Aus der elliptischen
Form und der genauen Lage des Ceroxid-Bragg-Reflexes in der Nähe von l = 4 /3
kann eine mittlere Fehlorientierung von (1,3 ± 0,2) ° für die Tilt-Mosaike und eine
vertikale Gitterkonstante von (3,09 ± 0,01) Å für CeO 2 bestimmt werden.
Berechnet man mit Hilfe der experimentell bestimmten Verspannung von 0,7 % anhand
der Elastizitätstheorie [103] und den elastischen Konstanten für voll oxidiertes
CeO 2 [104] die vertikale Gitterkonstante, so erhält man eine vertikale Gitterkon-
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