Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
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4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von <strong>Seltenerdoxid</strong>-Filmen<br />
auf Si(111)<br />
Es konnte somit erstmals das <strong>Adsorbat</strong>-modifizierte Ce 2 O 3 -<strong>Wachstum</strong> auf Silizium<br />
bei gleichzeitiger Aufklärung der Rolle der <strong>Adsorbat</strong>e im <strong>Wachstum</strong>sprozess charakterisiert<br />
werden. Dabei konnte gezeigt werden, dass die chemische und strukturelle<br />
Beschaffenheit der Grenzfläche sowie die kristalline Qualität der Ce 2 O 3 Filme einem<br />
komplexen Zusammenspiel zwischen dem zur Passivierung verwendeten <strong>Adsorbat</strong><br />
und den Präparationsbedingungen unterliegt.<br />
Die Chlor-Passivierung von Si(111) führt ebenso für das Lanthanoxid-<strong>Wachstum</strong> zu<br />
einer stark erhöhten kristallinen Qualität und unterdrückt genauso drastisch die Bildung<br />
der Grenzflächen-Spezies. Darüber hinaus ist es durch die Chlor-Passivierung<br />
überhaupt erst möglich, kristalline ultradünne Praseodymoxid-Filme bei niedrigen<br />
<strong>Wachstum</strong>sraten auf Si(111) zu deponieren, wie in Zusammenarbeit mit der AG<br />
Wollschläger (Universität Osnabrück) gezeigt werden konnte [184]. Deshalb ist davon<br />
auszugehen, dass durch die geeignete Wahl der zur Passivierung verwendeten<br />
<strong>Adsorbat</strong>e höchstwahrscheinlich das epitaktische <strong>Wachstum</strong> sämtlicher <strong>Seltenerdoxid</strong>e<br />
gezielt beeinflusst werden kann.<br />
Mit Hilfe von stehenden Röntgenwellenfeldern war es in der vorliegenden Arbeit<br />
erstmals möglich, separate Strukturinformationen über die einzelnen ultradünnen<br />
<strong>Seltenerdoxid</strong>-Filme zu erlangen. Es konnte gezeigt werden, dass es möglich ist Ce 2 O 3<br />
auf La 2 O 3 auf Chlor-passiviertem Si(111) mit einer hohen vergleichbaren mittleren<br />
kristallinen Qualität zu deponieren. In weiteren Studien sollte untersucht werden,<br />
inwieweit sich die kristalline Qualität dieser Multilagen-Filme durch die geeignete<br />
Wahl anderer <strong>Adsorbat</strong>e und Präparationsbedingungen verbessern lässt, denn wie<br />
Wong et al. [159] kürzlich zeigen konnten, sind CeO x /La 2 O 3 -Multilagen-Filme äußerst<br />
interessante Kandidaten für die Anwendung als High-k-Gateoxid.<br />
Mit Hilfe der Röntgenbeugung konnte das <strong>Adsorbat</strong>-modifizierte <strong>Wachstum</strong> von <strong>Seltenerdoxid</strong>en<br />
mit Schichtdicken von einigen Nanometern untersucht werden. Dabei<br />
konnte anhand der Chlor-Passivierung gezeigt werden, dass bei geeigneter <strong>Adsorbat</strong>-<br />
Wahl und dem richtigen Verhältnis zwischen Sauerstoffhintergrunddruck und Cer-<br />
Fluss pseudomorph verspannte Filme mit äußerst hoher Kristallinität und nahezu<br />
abrupter Grenzfläche deponiert werden können. Weiterhin konnte nachgewiesen<br />
werden, dass die Grenzfläche unter der Exposition der Ceroxid-Filme an ambienten<br />
Bedingungen stabil ist und es zu einer Nachoxidation der Filme kommt. Die<br />
Nachoxidation der Ceroxid-Filme hängt dabei entscheidend von der Kristallinität<br />
der Filme ab. Je höher die Kristallinität desto höher ist der Oxidationszustand des<br />
Ceroxid-Films nach der Exposition an ambienten Bedingungen.<br />
Insgesamt konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass es durch das<br />
<strong>Adsorbat</strong>-modifizierte <strong>Wachstum</strong> möglich ist, die Kristallinität der <strong>Seltenerdoxid</strong>-<br />
Filme und die chemische und strukturelle Beschaffenheit der Grenzfläche ganz gezielt<br />
zu beeinflussen. Dies ist für die Anwendung in der Mikroelektronik als High-k-<br />
Gateoxid äußerst vielversprechend, da zusätzlich zur Anpassung des Bandoffsets, der<br />
hauptsächlich für die Begrenzung des Leckstroms durch das Gateoxid verantwortlich<br />
ist [185], und der dielektrischen Konstante durch geeignete Wahl von <strong>Seltenerdoxid</strong>-<br />
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