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

4.2 Charakterisierung ultradünner Ceroxid-Filme
Normalized Intensity (arb. units)
(5-Cl)
( 5)
(1-Cl)
(1)
Ce3d
fit
v‘, u‘
v 0
, u 0
EL‘
EL 0
30
20 10 0
Relative Binding Energy (eV)
−10
Abb. 4.11 Ce3d-XPS-Spektren von ultradünnen Ceroxid-Filmen mit Schichtdicken
von 2 Å bis 6 Å gewachsen bei 500 ℃ Substrattemperatur und einem Sauerstoffhintergrunddruck
von p O2 = 1 × 10 −7 mbar bzw. p O2 = 5 × 10 −7
auf nicht passiviertem Si(111)-(7×7) und Chlor-passiviertem Cl/Si(111)-
(1 × 1) (Präparationsbedingungen (1), (1-Cl), (5) und (5-Cl))
von den verwendeten Präparationsbedingungen mit Schichtdicken im Bereich von
2 Å bis 6 Å im Ce 3+ -Oxidationszustand vorliegen, welches im Einklang mit den Untersuchungen
von Hirschauer et al. [146] ist. Da es beim Wachstum von Ceroxid
auf Silizium auch zur Ausbildung von Cersilikat-Spezies an der Grenzfläche kommt
und das Cer unabhängig vom Silikattyp (Ce 2 SiO 5 , Ce 4,67 (SiO 4 ) 3 O und Ce 2 Si 2 O 7 )
ebenfalls den Ce 3+ -Oxidationszustand aufweist [151, 152], kann Ce 2 O 3 anhand des
Ce3d-Spektrums nicht vom Cersilikat unterschieden werden. Die O1s-XPS-Analyse
kann diese Unterscheidung jedoch leisten und belegt, dass die Filme aus einem signifikanten
Anteil von Ce 2 O 3 bestehen (siehe Abschnitt 4.2.4). Besonders die auf
Chlor-passivierten Cl/Si(111)-(1×1) gewachsenen Filme weisen hauptsächlich Ce 2 O 3
in der O1s-Analyse auf. Deshalb kann zusammen mit den spektroskopischen Untersuchungen
aus der Diplomarbeit festgehalten werden, dass das Ceroxid in den ultradünnen
Filmen bis zu einem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 5 × 10 −7 mbar
während des Wachstums ((5) bzw. (5-Cl)) und bis zu einer Schichtdicke von einigen
wenigen Nanometern als Ce 2 O 3 vorliegt. Im Folgenden wird einfachheitshalber von
Ce 2 O 3 -Filmen gesprochen, obwohl diese auch Cersilikat-Anteile an der Grenzfläche
aufweisen können.
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