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

4.2 Charakterisierung ultradünner Ceroxid-Filme
Silber bewirkt nach dem Wachstum von Ce 2 O 3 sogar eine noch stärkere Reifung
der Grenzfläche und damit ein vermehrtes Wachstum von Silikat und Siliziumoxid
als bei dem Wachstum von Ce 2 O 3 auf nicht passiviertem Si(111) bei identischem
Sauerstoffhintergrunddruck. Die relative atomare Ordnung zwischen Silikat und Siliziumoxid
unterscheidet sich für die beim Wachstum verwendeten Sauerstoffhintergrunddrücke
von p O2 = 1 × 10 −7 mbar und p O2 = 5 × 10 −7 mbar. Für einen
Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 1 × 10 −7 mbar ist die Silikat-Spezies besser
geordnet als die Siliziumoxid-Spezies, während ein Sauerstoffhintergrunddruck von
p O2 = 5 × 10 −7 mbar zu einem entgegengesetzten Verhalten führt.
Insgesamt verdeutlichen die spektroskopischen und strukturellen Untersuchungen
zur Grenzfläche, dass selbst bei gleicher Substrattemperatur von 500 ℃ die chemische
Zusammensetzung und strukturelle Beschaffenheit der Grenzfläche einem komplexen
Zusammenspiel zwischen dem zur Passivierung verwendeten Adsorbat und
dem Sauerstoffhintergrunddruck während des Wachstums unterliegt.
Vergleicht man nun die Kristallinität der ultradünnen Ce 2 O 3 -Filme für die Präparationsbedingungen
(5), (5-Cl), (5-Ga) und (5-Ag) aus Abschnitt 4.2.3 mit der
Beschaffenheit der Grenzfläche, so ist ein direkter Zusammenhang zwischen der chemischen
Komposition und der Struktur der Grenzfläche mit der Kristallinität der
Ce 2 O 3 -Filme gegeben. Je geringer der Anteil von Silikat- und Siliziumoxidspezies
an der Grenzfläche und je größer deren atomare Ordnung ist, desto höher ist die
Kristallinität der Ce 2 O 3 -Filme. Für die Präparationsbedingungen (1) und (1-Cl)
ist dieser direkte Zusammenhang nicht zu beobachten.
4.2.5 Verhalten der Adsorbate während des Wachstums
Nachdem die Kristallinität der Ceroxid-Filme und die chemische und strukturelle
Komposition der Grenzfläche in den vorherigen Abschnitten untersucht worden ist,
soll in diesem Abschnitt das Verhalten der Adsorbate während des Wachstums näher
beleuchtet werden.
4.2.5.1 Verhalten des Chlors
In den vorherigen Abschnitten konnte gezeigt werden, dass die Chlor-Passivierung
bei einem Sauerstoffhintergrunddruck von p O2 = 5 × 10 −7 mbar und einer Substrattemperatur
von 500 ℃ während der Deposition von Ceroxid auf Si(111) einen
äußerst positiven Einfluss auf die Kristallinität der Ce 2 O 3 -Filme hat und eine drastische
Reduzierung von Silikat- und Siliziumoxidspezies an der Grenzfläche herbeiführt.
Um die Rolle des Chlors während des Wachstumsprozesses besser zu verstehen,
zeigt Abb. 4.19 (a) Cl1s-Photoelektronen-XSW-Daten eines Chlor-passivierten
Cl/Si(111)-(1 × 1) Substrats vor dem Wachstum von Ceroxid und Abb. 4.19 (b)
ClK α -Fluoreszenz-XSW-Daten nach dem Wachstum von (4.9 ± 0.5) Trilagen Ce 2 O 3
bei Präparationsbedingungen (1-Cl), (5-Cl) und (10-Cl). Die Photoelektronen-
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