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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
vorgenommen. Aus der relativen lateralen Position des Lanthanoxid-Bragg-Reflexes
ergibt sich ein Wert für die laterale Gitterkonstante von (4,02±0,02) Å. Ein Vergleich
mit den Werten der Gitterkonstante für die Lanthanoxid-Volumenkristallstruktur in
Tab. 4.8 zeigt, dass der Lanthanoxid-Film vollständig relaxiert aufwächst.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Lanthanoxid-Filme mit einer Schichtdicke
von einigen wenigen Nanometern auf Chlor-passiviertem Cl/Si(111)-(1 × 1)
vollständig relaxiert in der Bixbyit-Kristallstruktur aufwachsen. Dies steht im Gegensatz
zum nahezu pseudomorphen Wachstum von Ceroxid. Im Gegensatz zum
Ceroxid-Wachstum, welches lediglich die Ausbildung von Tilt-Mosaiken zeigt, bilden
sich beim Lanthanoxid-Wachstum zusätzlich Twist-Mosaike aus. Dies ist höchstwahrscheinlich
auf den Verspannungsbau aufgrund der größeren Gitterkonstante von
La 2 O 3 im Gegensatz zu Ce 2 O 3 (a La2 O 3
> a Ce2 O 3
) zurückzuführen. Eine schematische
Darstellung der Tilt- und Twist-Mosaizität beim Ceroxid- und Lanthanoxid-
Wachstum befindet sich in Abb. 4.55. Die Bixbyit-Struktur für das La 2 O 3 -Wachstum
auf Si(111) wurde in der Literatur erst für Lanthanoxid-Filme mit Schichtdicken größer
als 10 nm beobachtet, wobei Filme mit einer Schichtdicke von weniger als 10 nm
amorphes Wachstum zeigten [157]. Hier konnte jedoch durch die komplementären
Untersuchungen zusammen mit XSW und XPS gezeigt werden, dass es mit Hilfe der
Chlor-Passivierung nicht nur möglich ist, ultradünne kristalline c-La 2 O 3 -Filme auf
Silizium zu wachsen, sondern auch die Anteile von Siliziumoxid- und Silikat-Spezies
an der Grenzfläche auf ein Minimum zu reduzieren.
substrate
substrate
Abb. 4.55 Schematische Darstellung der Tilt- und Twist-Mosaizität von Ceroxid-
(blau) und Lanthanoxid-Filmen (orange) auf Si(111) in der Aufsicht
(oben) und in der Seitenansicht (unten). Während sich Tilt-Mosaike für
beide Seltenerdoxide ausbilden, zeigen ausschließlich Lanthanoxid-Filme
Twist-Mosaizität. Die einzelnen Mosaike sind in der schematischen Darstellung
teilweise nicht zusammenhängend dargestellt, um die Mosaizität
besser zu veranschaulichen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass es sich
um geschlossene Filme handelt.
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