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

4.6 Zusammenfassung und Ausblick
4.6 Zusammenfassung und Ausblick
Durch eine komplementäre Charakterisierung des Adsorbat-modifizierten Seltenerdoxid-Wachstums
auf Si(111) mit Hilfe von Synchrotronstrahlungsmessmethoden
konnte die chemische und strukturelle Zusammensetzung der Grenzfläche und die
Kristallinität der ultradünnen Seltenerdoxid- und Seltenerdoxid-Multilagen-Filme
in Abhängigkeit der verwendeten Adsorbate und der Präparationsbedingungen aufgeklärt
werden. Dabei konnte zunächst gezeigt werden, dass die Chlor-Passivierung
bei geeigneter Wahl des Verhältnisses zwischen Sauerstoffhintergrunddruck und Cer-
Fluss die Silikat- und Siliziumoxid-Bildung an der Grenzfläche trotz einer erhöhten
Substrattemperatur von 500 ℃ auf ein Minimum reduziert und gleichzeitig zu hoch
kristallinem Ce 2 O 3 -Wachstum führt. Durch die höhere Wachstumstemperatur ist
die Chlor-Passivierung von Si(111) der Wasserstoff-Passivierung [33,34,146] deutlich
überlegen. Die Adsorption von Silber verstärkt hingegen die Reifung der Grenzfläche
und führt zu Ce 2 O 3 -Filmen von minderer kristalliner Qualität verglichen mit dem
Wachstum von Ce 2 O 3 auf nicht passiviertem Si(111). Für die Gallium-Passivierung
konnte kein nennenswerter Einfluss auf das Ce 2 O 3 -Wachstum ausgemacht werden.
Weiterhin konnte das Verhalten der Adsorbate während des Wachstums bestimmt
werden. Chlor fungiert in Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen Sauerstoffhintergrunddruck
und Cer-Fluss als interfactant oder als surfactant, wobei ein geringer
Sauerstoffhintergrunddruck zur Segregation des Chlors an die Oberfläche führt, während
bei einem hohen Sauerstoffhintergrunddruck das Chlor an der Grenzfläche verbleibt.
Dies hat nicht nur Auswirkungen auf die kristalline Qualität der Ce 2 O 3 Filme
sondern auch auf die strukturelle Beschaffenheit der Grenzfläche. Dient das Chlor
als interfactant, ist die Kristallinität der Ce 2 O 3 Filme höher und an der Grenzfläche
weist das Siliziumoxid eine höhere Ordnung auf als das Silikat. Wirkt das Chlor
hingegen als surfactant, ist die Kristallinität etwas niedriger und die strukturelle
Ordnung der Grenzflächen-Spezies weist ein entgegengesetztes Verhalten auf. Silber
bildet während des Ce 2 O 3 -Wachstums Inseln aus, womit die Passivierung der
Si(111)-Oberfläche verloren geht und es zu einer sehr starken Reifung der Grenzfläche
kommt. Für die Gallium-Passivierung konnte festgestellt werden, dass die
Ga/Si( √ 3 × √ 3)R30 ° Phase nicht stabil ist und sich mit der Ga/Si(6,3 × 6,3) Phase
zu einer neuen Ga/Si(6,3 × 6,3) ∗ Überstruktur umordnet, wodurch nicht passivierte
Si(111)-Bereiche entstehen. Dabei nehmen die Gallium-Atome der Ga/Si(6,3 × 6,3) ∗
Phase leicht modifizierte Bindungsplätze der Ga/Si(6,3 × 6,3) Phase ein, weshalb
das Gallium als interfactant fungiert. In weiteren Studien sollte die Passivierung der
Si(111)-Oberfläche allein durch die Ga/Si(6,3 × 6,3) Phase untersucht werden, da
die dadurch entstehende Umwandlung in die Ga/Si(6,3 × 6,3) ∗ Phase keine nicht
passivierten Si(111)-Bereiche hervorruft. Höchstwahrscheinlich kommt es dadurch
zu einer vergleichbar hohen Kristallinität der Filme und zur Unterdrückung der
Grenzflächen-Reifung wie bei der Chlor-Passivierung, weshalb die Ga/Si(6,3 × 6,3)
Passivierung eine interessante Alternative darstellt.
141