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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
auf SiO 2 gewachsenen 2 nm dicken Lanthanoxid-Films. Da die Silikat-Bildung an
der Grenzfläche sich ähnlich zum Ceroxid-Wachstum auf Silizium verhält, wird an
dieser Stelle auf weitere Details verzichtet.
In den letzten Jahren werden auch Seltenerdoxid-Multilagen-Filmen untersucht,
wie z. B. CeO x /La 2 O 3 /Si [159]. Wong et al. [159] konnten zeigen, dass die MOS-
Transistor-Charakteristika durch den Ceroxid-Lanthanoxid-Multilagen-Film deutlich
verbessert werden können, da Sauerstoff-Fehlstellen im La 2 O 3 -Film durch den
CeO x -Film gefüllt werden.
Insgesamt ist festzustellen, dass hauptsächlich Ceroxid und Lanthanoxid-Filme mit
mehreren Nanometern Schichtdicke untersucht wurden. Die kristalline Qualität der
Filme wurde meist durch TEM-Untersuchungen und vereinzelnd nach der Halbwertsbreite
(FWHM) der Beugungsreflexe in XRD-Messungen beurteilt. Die chemische
Komposition der Grenzfläche wurde dabei mit Hilfe von XPS charakterisiert. Um
das Wachstum von Seltenerdoxiden auf Silizium weiter aufzuklären und vor allem
ein vertieftes Verständins über die chemische und strukturelle Zusammensetzung der
Grenzfläche und deren Auswirkungen auf die Kristallinität der Filme zu erhalten,
fehlt es an Studien, die spektroskopische und strukturaufklärende Methoden gleichzeitig
einsetzen. Hier setzt die vorliegende Dissertation an, die durch die Kombination
von komplementären Sychrotronstrahlungsmessmethoden wie XPS, XSW und
XRD das anfängliche und das fortgeschrittene Seltenerdoxid-Wachstum anhand von
Ceroxid und Lanthanoxid auf Si(111) untersucht und zusätzlich den Einfluss von Adsorbaten
wie Chlor, Silber und Gallium auf die Zusammensetzung der Grenzfläche
und auf die kristalline Qulität der Seltenerdoxid-Filme und Seltenerd-Mulitlagen-
Filme analysiert.
4.2 Charakterisierung ultradünner Ceroxid-Filme
In diesem Abschnitt werden die Ergebnisse zum anfänglichen Adsorbat-modifizierten
Wachstum von ultradünnen Ceroxid-Filmen auf Si(111) vorgestellt.
4.2.1 Ergebnisse der Diplomarbeit
Das Wachstum von Ceroxid auf Si(111) wurde in der Diplomarbeit hauptsächlich
durch stehende Röntgenwellenfelder (XSW) und Röntgen-Photoelektronenspektroskopie
(XPS) charakterisiert. Dabei kam XSW für die strukturelle und XPS für die
chemische Analyse zum Einsatz. In der folgenden Diskussion werden der Übersichtlichkeit
halber Abkürzungen für die Präparationsbedingungen während des Wachstums
von Ceroxid auf Si(111) verwendet (siehe auch Abschnitt 3.1.2). Dabei wird
der verwendete Sauerstoffhintergrunddruck durch 10 −7 mbar geteilt und das zur
Passivierung der Si(111)-Oberfläche verwendete Adsorbat angegeben, sodass sich
bei einem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 1 × 10 −7 mbar und einem Chlor-
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