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