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

4 Strukturelle und chemische Zusammensetzung von Seltenerdoxid-Filmen
auf Si(111)
die hexagonale Phase und die kubische Phase des Ceroxids voneinader zu unterscheiden.
Somit konnte durch den Vergleich zwischen XSW-Modellierung und den
experimentellen XSW-Daten sowie den zusätzlichen spektroskopischen Informationen,
die einen Ce 3+ -Oxidationszustand belegen, auf die Bixbyit-Struktur geschlossen
werden. Diese wurde anschließend durch Transmissionselektronenmikroskopie-
Aufnahmen von Ceroxid-Filmen mit Schichtdicken im Bereich einiger Nanometer
bestätigt. Weiterhin konnte anhand der Si-O-Ce-Spezies der chemisch sensitiven
O1s-XSW-Messungen gezeigt werden, dass der Sauerstoff an der Grenzfläche bei
Präparationsbedingungen (1-Cl) und einer Wachstumstemperatur von 500 ℃ eine
O1s (Si-O-Ce)
kohärente Fraktion von fc,(111)
= 0.85 besitzt und damit eine starke Ordnung
aufweist (siehe Abb. 4.9). Eine vertiefte Analyse der Grenzflächenstruktur mit Hilfe
von chemisch sensitiven XSW-Messungen wird in Abschnitt 4.2.4 diskutiert werden.
Ein weiteres wichtiges Ergebnis der Diplomarbeit resultiert aus dem Vergleich von
XSW-Messungen, die zum einen Ce3d-Photoelektronen und zum anderen die CeL α -
Fluoreszenz als inelastisches Sekundärsignal verwendeten. Hierbei stellte sich heraus,
dass der Unterschied in der kohärenten Fraktion bei ∆fc,(111)
Ce3d = 0,08 liegt. Dieser
Einfluss von Nicht-Dipol-Effekten auf die strukturelle Interpretation der XSW-
Daten wurde in der Diplomarbeit vernachlässigt. Im Folgenden wird beim direkten
Vergleich von Fluoreszenz- und Photoelektronen-XSW-Daten für Ceroxid und Lanthanoxid
dieser Wert berücksichtigt.
4.2.2 Einfluss des Sauerstoffhintergrunddrucks und der
Chlor-Passivierung auf die kristalline Qualität
In diesem Abschnitt wird der Einfluss der Chlor-Passivierung und des Sauerstoffhintergrunddrucks
im Bereich von p O2 = 1 × 10 −7 mbar bis p O2 = 1 × 10 −6 mbar
während des Wachstums auf die kristalline Ordnung ultradünner Ceroxid-Filme untersucht,
welche bei 500 ℃ Substrattemperatur und den Präparationsbedingungen
(1), (1-Cl), (5), (5-Cl) und (10-Cl) auf nicht passiviertem Si(111)-(7 × 7) und
Chlor-passiviertem Cl/Si(111)-(1 × 1) abgeschieden wurden. Die Kernaussagen der
folgenden Ausführungen wurden in Physical Review B veröffentlicht [102].
Abb. 4.11 zeigt die zugehörigen Ce3d-XPS-Spektren der Ceroxid-Filme mit Schichtdicken
von unter einem Nanometer. Die Proben gewachsen unter (1) und (1-Cl)
weisen Schichtdicken von 2 Å auf, während die Proben, welche unter (5) und (5-
Cl) präpariert wurden, eine Schichtdicke von 6 Å aufweisen. Die experimentellen
Spektren wurden hier im Gegensatz zur verwendeten Anpassung in der Diplomarbeit,
welche Ce 3+ - und Ce 4+ -Zustände berücksichtigt, konsistenterweise nur mit
den Peaks (v 0 ,v’,u 0 , u’), welche zum Oxidationszustand Ce 2 O 3 gehören, und den
dazugehörigen Energieverlustpeaks (EL 0 , EL’) angepasst. Wie der Abbildung zu
entnehmen ist, führt dies zu einer sehr guten Übereinstimmung der Anpassung mit
den experimentellen Daten für alle vier Präparationsbedingungen ((1), (1-Cl), (5)
und (5-Cl)). Daraus ist zu folgern, dass die ultradünnen Ceroxid-Filme unabhängig
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