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

3 Experimenteller Aufbau und Probenpräparation
Markierung
[111]
[112]
[110]
4
2
4 1
20
12
Abb. 3.3
Darstellung der Si(111)-
Probenkristalle, Ausmaße
in Millimetern
(aus [62])
verwendet, die durch eine dünne chemische Siliziumoxid-Schicht geschützt sind, welche
bei Temperaturen von ca. 875 ℃ entfernt werden kann. Durch die geringeren
Temperaturen beim Entfernen der Siliziumoxid-Schicht und durch das langsame
kontrollierte Abkühlen weisen die Kristalle eine vernachlässigbare Verspannung auf.
Daher besitzen die Reflektivitätskurven nahezu die intrinsische Breite und Form der
Einkristalle, wodurch ein maximaler Phasenkontrast während der XSW-Messung
erzielt werden kann.
Die Si(111)-Einkristalle werden zunächst chemisch vorbehandelt, wobei mit Hilfe
des RCA-Verfahrens ∗ eine ca. 10 Å dünne amorphe Siliziumoxid-Schicht aufgebracht
wird [114], die die Si(111)-Oberfläche vor Verunreinigungen bis zum Einschleusen in
die UHV-Kammer schützt.
In der UHV-Kammer werden die Si(111)-Einkristalle bei ca. 630 ℃ für mindestens
12 h ausgegast. Dies führt zum einen zu einer ersten Desorption von Kontaminationen
von der Kristalloberfläche und zum anderen wird dadurch der Probenhalter
ausgegast. Anschließend wird die Siliziumoxid-Schutzschicht entfernt, indem der
Kristall mit Hilfe von direktem Stromfluss auf 875 ℃ für 3–4 Minuten geheizt wird.
Die sich ausbildende (7 × 7)-Rekonstruktion, welche die thermodynamische Gleichgewichts-Überstruktur
der Si(111)-Oberfläche für Temperaturen unterhalb 1100 K
darstellt [115, 116], wird durch LEED-Untersuchungen überprüft.
Im Falle einer Oberflächenpassivierung der Si(111)-Oberfläche wurde wie folgt vorgegangen.
Die ungesättigten Bindungen der Si(111)-Oberfläche (dangling bonds)
wurden durch die Adsorbate Chlor, Silber oder Gallium vor dem Seltenerdoxid-
Wachstum abgesättigt. Im Falle der Chlor-Passivierung wird molekulares Chlor mit
Hilfe einer Feststoffelektrolyse-Zelle [117] bei einer Substrattemperatur von 600 ℃
deponiert. Dies führt zu einer Chlor-terminierten Cl/Si(111)-(1 × 1)-Oberfläche. Die
Silber-Passivierung der Si(111)-Oberfläche durch eine Ag/Si(111)-( √ 3 × √ 3)R30 °-
Rekonstruktion wird durch die ausreichende Bedeckung der Si(111)-Oberfläche mit
Silber bei 500 ℃ Wachstumstemperatur erreicht. Die Substrattemperatur bei der
∗ Nach den Laboren der Radio Corporation of America (RCA), die das Verfahren entwickelt haben,
benannt.
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