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

4.1 Stand der Wissenschaft
1/3 ML Ga on T 4 sites (3x3)R30 o Si
~ 0.8 ML Ga on substitutional site
(6.3x6.3)
Ga
Si
Ga
Abb. 4.4 Strukturmodell der Ga/Si(111)-( √ 3 × √ 3)R30°- und der Ga/Si(111)-
(6,3 × 6,3)-Rekonstruktion. Die Gallium-Atome nehmen die T 4 -
Adsorptionsplätze über der unteren Siliziumlage der obersten Siliziumbilage
ein bzw. besetzen einwärts relaxierte substitutionelle Plätze in der
obersten Siliziumlage [103]. Die Abbildungen sind freundlicherweise von
Th. Schmidt (Universität Bremen) zur Verfügung gestellt.
Bei einer Wachstumstemperatur von 400 ℃ und einer Bedeckung von 1 /3 ML bildet
sich die ( √ 3 × √ 3)R30°-Phase aus, die bis zu einer Temperatur von 670 ℃
stabil ist, während für Wachstumstemperaturen von 570 ℃ und höheren Bedeckungen
von ∼ 0,8 ML die inkommensurable (6,3 × 6,3)-Rekonstruktion zu beobachten
ist [103, 139, 140]. Die entsprechenden Strukturmodelle der beiden Phasen
sind in Abb. 4.4 dargestellt. Die Gallium-Atome nehmen bei der ( √ 3 × √ 3)R30°-
Rekonstruktion die T 4 -Adsorptionsplätze über der unteren atomaren Lage der obersten
Siliziumbilage ein [137, 141]. Bei der (6,3 × 6,3)-Rekonstruktion kommt es hingegen
zur Substitution von Siliziumatomen in der obersten Siliziumlage unter leichter
Einwärtsrelaxation der Gallium-Atome und Auswärtsrelaxation der Siliziumlage
in der Ga-Si-Bilage, die auf die sp 2 -Rehybridisierung des Gallium zurückzuführen
ist [141, 142].
4.1.3 Wachstum von Ceroxid und Lanthanoxid auf Si(111)
1990 gelangen Inoue et al. [25] das erste erfolgreiche epitaktische Wachstum eines
200 nm dicken Ceroxid-Films auf Si(111) durch das Elektronenstrahlverdampfen von
CeO 2 in einem Sauerstoffhintergrunddruck von 8 × 10 −6 Torr und einer Wachstumstemperatur
von 800 ℃. RHEED-Messungen zufolge wies der Ceroxid-Film eine gute
Kristallinität und eine glatte Oberfläche auf. Das epitaktische Wachstum von Ceroxid
auf Si(111) wurde daraufhin mit den unterschiedlichsten Depositionsmethoden
wie Elektronenstrahlverdampfen [25, 28, 34, 143], Laser-MBE (L-MBE) [144, 145],
pulsed laser deposition (PLD) [10,146], RF-Magnetron-Sputtern [22] und low energy
dual ion beam deposition [147, 148] realisiert. Die verwendeten Wachstumstemperatur
lagen dabei zwischen Raumtemperatur und 800 ℃ und die Schichtdicken betrugen
zwischen einigen Ångström und 200 nm. Zur Charakterisierung der Ceroxid-
59