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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
nis von Sauerstoffhintergrunddruck und Cer-Fluss eine entscheidende Rolle bei der
erfolgreichen Unterdrückung der amorphen Spezies am Interface spielt.
Mit Hilfe der stehenden Röntgenwellenfelder konnte in der Diplomarbeit erstmals
das anfängliche Wachstum von ultradünnen Ceroxid-Filmen mit Schichtdicken im
Ångströmbereich strukturell untersucht werden. Dabei konnte nicht nur die epitaktische
Qualität der Ceroxid-Filme erstmals untersucht werden, sondern auch die
Bixbyit-Kristallstruktur konnte unter Zuhilfenahme von chemisch sensitiven O1s-
XSW-Messungen, wie sie exemplarisch in Abb. 4.9 dargestellt sind, nachgewiesen
werden. In den ersten XSW-Messungen zur Kristallinität der Ceroxid-Filme anhand
der Ce3d-Photoelektronen und der CeL α -Fluoreszenz, exemplarisch in Abb. 4.9 dargestellt,
konnte lediglich festgestellt werden, dass Ceroxid-Filme bei Schichtdicken
im Ångströmbereich eine gute kristalline Ordnung aufweisen. Diese spiegelt sich
in kohärenten Fraktionen, gemessen für Ce3d Photoelektronen als Sekundärsignal,
im Bereich von fc,(111) Ce3d
Ce3d
= 0.63 bis fc,(111) = 0.72 wieder. Perfekt geordnete Filme
mit vergleichbaren Schichtdicken hätten allerdings je nach Relaxationsgrad kohärente
Fraktionen von um die 90 % erwarten lassen. Die exakte Abhängigkeit der
kristallinen Qualität der Ceroxid-Filme und der atomaren Anordnung der Grenzflächenspezies
von der Chlor-Passivierung und den Präparationsbedingungen konnte
in der Diplomarbeit nicht geklärt werden und wird in den Abschnitten 4.2.2 und
4.2.4 der vorliegenden Dissertation systematisch untersucht.
Normalized Intensity (arb. units)
2.5 Ce L α
f c = 0.58
Reflectivity
Φ c = 1.05
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
5897 5898 5899
Energy (eV)
Normalized Intensity (arb. units)
3
2
1
0
CeOx
SiOx
Si−O−Ce
Reflectivity
f c = 0.85
Φ c = 0.65
f c = 0.59
Φ c = 0.29
f c = 0.54
Φ c = 0.39
2599.0 2599.5 2600.0
Energy (eV)
Abb. 4.9 Reflektivitäten und zugehörige normierte inelastische Sekundärsignale
der XSW-Messungen in (111)-Bragg-Reflexion nach dem Wachstum
von 2 Å Ceroxid bei einer Substrattemperatur von 500 ℃ und einem
Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 1 × 10 −7 mbar auf Chlorpassiviertem
Cl/Si(111)-(1 × 1) (1-Cl) in (111)-Bragg-Reflexion. Links:
Cer-XSW-Messung bei 5900 eV Photonenenergie anhand des Sekundärsignals
der CeL α -Fluoreszenz. Rechts: Chemisch aufgelöste Sauerstoff-
XSW-Messungen bei 2600 eV Photonenenergie an den Spezies des O1s-
XPS-Spektrums CeO x , Si-O-Ce und SiO x . Der Übersichtlichkeit halber
sind die Sekundärsignalverläufe vertikal verschoben. (aus [62])
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