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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
vertical lattice constant (Å)
3.30
3.25
3.20
3.15
3.10
Vegard’s law
data
1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
oxidation state CeO x
Abb. 4.52 Experimentell bestimmte vertikale Gitterkonstanten in Abhängigkeit
des Oxidationszustandes (Kreise) aus den Abbildungen 4.45, 4.49 und
4.51. Die durchgezogene blaue Linie beschreibt den theoretischen Verlauf
der vertikalen Gitterkonstante in Abhängigkeit des Oxidationszustandes
nach dem Vegardschen Gesetz. Die schwarz und grün gestrichelten Linien
markieren die bestimmten vertikalen Gitterkonstanten inklusive Fehlerbereich
aus den Abbildungen 4.43 (schwarz) und 4.44 (grün) und den
nach dem Vegardschen Gesetz zu erwartenden Oxidationszustand der
Ceroxid-Filme.
cke von etwa 6 nm aufweisen, ist ein leicht erhöhter Oxidationszustand durchaus zu
erwarten. Denn wie bereits zu Anfang dieses Abschnittes erwähnt, ist ein reiner Ce 3+ -
Oxidationszustand bei einem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 1 × 10 −7 mbar
während des Wachstums bis zu einer Schichtdicke von 3 nm zu beobachten. Danach
nimmt der Oxidationszustand mit der Schichtdicke allmählich zu, sodass die nach
dem Vegardschen Gesetz bestimmten mittleren Oxidationszustände für die Ceroxid-
Filme durchaus plausibel erscheinen. Umgekehrt ist damit auch das Vegardsche Gesetz
für niedrige Ceroxid-Oxidationszustände konsistent.
4.5.2.5 Nachoxidation und Kristallinität der Ceroxid-Filme
Eine interessante Erkenntnis, die Jan Höcker in seiner Masterarbeit [178] erzielen
konnte, ist der Zusammenhang zwischen der kristallinen Qualität der Ceroxid-Filme
und der Nachoxidation nach der Exposition der Filme an ambienten Bedingungen.
So konnte J. Höcker mit Hilfe von ex-situ XPS-Untersuchungen folgendes zeigen: Je
höher die kristalline Qualität der Ceroxid-Filme ausfällt desto stärker verläuft die
Nachoxidation. Das heißt, dass die Chlor-passivierten Ceroxid-Filme aufgrund der
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