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
höheren Kristallinität einen sehr viel höheren Oxidationszustand unter ambienten
Bedingungen aufweisen als die nicht passivierten Ceroxid-Filme. Dieser Punkt ist
besonders für die katalytische Forschung, die in Kapitel 5 näher dargestellt wird,
interessant.
4.5.2.6 Zusammenfassung der Röntgenbeugungs-Ergebnisse zum
Ceroxid-Wachstum
Insgesamt haben die Röntgenbeugungs-Untersuchungen zum Wachstum von einigen
Nanometern Ceroxid auf Si(111) gezeigt, dass die Chlor-Passivierung die Bildung einer
amorphen Grenzfläche durch Siliziumoxid- und Silikatbildung erfolgreich unterdrückt
und die kristalline Qualität der Ceroxid-Filme erheblich verbessert. Darüber
hinaus konnte gezeigt werden, dass die epitaktische Grenzfläche durch die Exposition
der Ceroxid-Filme an ambienten Bedingungen keinem Reifungsprozess unterliegt,
obwohl das Ceroxid nachoxidiert wird und dabei von der Bixbyit-Kristallstruktur in
die Fluorit-Phase übergeht. Die Ceroxid-Filme weisen unabhängig von den untersuchten
Wachstumsbedingungen eine identische laterale Gitterkonstante auf, wobei
die vertikale Gitterkonstante vom Oxidationszustand der Filme abhängt und sich
nach dem Vegardschen Gesetz verhält. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die
kristalline Qualität der Ceroxid-Filme bei Chlor-passiviertem Wachstum ganz entscheidend
vom Verhältnis zwischen Cer-Fluss und Sauerstoffhintergrund abhängt
und die besten Ergebnisse für eine hohe Wachstumsrate bei gleichem Sauerstoffpartialdruck
zeigt. Der Vergleich mit den Ergebnissen des anfänglichen Ceroxid-
Wachstums auf Si(111) aus Abschnitt 4.2 zeigt, dass der äußerst positive Einfluss
der Chlor-Passivierung auf die kristalline Qualität und die Grenzfläche der Ceroxid-
Filme auch für das fortgeschrittene Wachstum bis zu mehreren Nanometern bei
geeigneten Wachstumsparametern erhalten bleibt.
4.5.3 Strukturelle Eigenschaften von Lanthanoxid-Filmen
Nachdem im vorherigen Abschnitt die Beugung an Ceroxid-Filmen mit einer Schichtdicke
von einigen Nanometern vorgestellt wurde, sollen im Folgenden die Röntgenbeugungsuntersuchungen
auf Lanthanoxid auf Si(111) ausgeweitet werden, um
einen vertieften Einblick in das Wachstum von Seltenerdoxiden auf Si(111) zu erlangen.
Dazu wurde ein Lanthanoxid-Film mit einer Schichtdicke von 8 nm (bestimmt
aus XRR, Daten nicht gezeigt) bei einer Substrattemperatur von 500 ℃ und einem
Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 5 × 10 −7 mbar auf Chlor-passiviertem
Cl/Si(111)-(1 × 1) (5-Cl) mit einer Wachstumsrate von 0,9 Å /min deponiert und anschließend
mit einer amorphen Germanium-Schutzschicht versehen. Abb. 4.53 zeigt
zunächst die Röntgenbeugungsdaten unter streifendem Einfall für den (−10l)-CTR.
Ein Vergleich mit der reziproken Gitterkarte aus Abb. 4.41 lässt sofort erkennen,
dass es sich bei den auftretenden Beugungsreflexen neben dem Si(113) B -Reflex im
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