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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
Anhand der Si1s- und Cl1s-XPS-Spektren (Abb. 4.6) vor und nach der Deposition
von Ceroxid auf Cl/Si(111)-(1 × 1) konnte festgestellt werden, dass der Ceroxid-
Film als geschlossener Film vorliegt und das Chlor bei Präparationsbedingungen
(1-Cl) an die Oberfläche segregiert. Denn nach dem Wachstum eines 2,5 nm dicken
Ceroxid-Films ist das Si1s-Signal vollkommen abgeschwächt, während die integrale
Intensität des Cl1s-Signals keine nennenswerte Abschwächung erfährt.
Die quantitative Analyse des O1s-Signals (Abb. 4.7) zeigte deutlich, dass die Bildung
der Spezies Siliziumoxid (SiO x ) und Silikat (Si-O-Ce) an der Grenzfläche
zwischen Ceroxid und Siliziumsubstrat bei Ceroxid-Filmen mit Schichtdicken im
Ångströmbereich, welche bei einem Sauerstoffhintergrunddruck von 1 × 10 −7 mbar
gewachsen wurden, durch das vorherige Absättigen der freien Siliziumbindung durch
die Chlor-Passivierung sehr stark unterdrückt werden konnte. Bei dem Wachstum
von Ceroxid-Filmen mit größeren Schichtdicken von bis zu 2,5 nm konnte hingegen
festgestellt werden, dass mit einer Erhöhung des Sauerstoffhintergrunddrucks
von p O2 = 1 × 10 −7 mbar auf p O2 = 5 × 10 −7 mbar eine Reifung des Interfaces
mit entsprechender Zunahme der amorphen Spezies Silikat und Siliziumoxid trotz
vorheriger Chlor-Passivierung einhergeht (Abb. 4.8).
Aus diesen spektroskopischen Ergebnissen wird deutlich, dass neben der geeigneten
Wahl des Adsorbats, welches zur Passivierung verwendet wird, auch das Verhält-
Si1s XPS
Cl1s XPS
1.2
Before ceria growth
After ceria growth
0.8
Before ceria growth
After ceria growth
Normalized Intensity (arb. units)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Normalized Intensity (arb. units)
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
6
4 2 0 −2 −4
Relative Binding Energy (eV)
4
2 0 −2 −4
Relative Binding Energy (eV)
Abb. 4.6 Si1s- und Cl1s-XPS-Spektren des Chlor-passivierten Cl/Si(111)-(1 × 1)
Substrats und nach der Deposition eines Ceroxid-Films mit einer Schichtdicke
von 2,5 nm gewachsen bei einem Sauerstoffhintergrunddruck von
p O2 = 1 × 10 −7 mbar und bei einer Substrattemperatur von 500 ℃ (1-
Cl)
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