(MOCVD) oxidischer Dönnschich ten aus dem Materialsystem Barium

30 2 Grundlagen
� � sowie den Übergang zwischen den Extremfällen. Es wird ein Quellengemisch aus
Trägergas und reaktiven Dämpfen zugrunde gelegt [103].
�� qCarrier Gas � 0
Hier findet unter der Annahme, dass Massentransport der ratenlimitierende
Mechanismus ist und keine chemische Reaktivität die Abscheidung begrenzt 13 , eine
Abscheidung nur am Eingangsbereich des Reaktors (Zone mit Prozesstemperatur) bis
zur vorderen Kante des Suszeptors statt. Dort bildet oder akkumuliert sich vielmehr der
Festkörper aus der Gasphase. Mit Steigerung des Flusses nimmt die Wachstumsrate
linear zu. Anhand dieser Abhängigkeit erkennt man schnell, dass die Effizienz in
diesem Regime maximal ist. Für sehr kleine Flussraten darf man ein
thermodynamisches Gleichgewicht annehmen.
�� qCarrier Gas � �
Mit steigendem Wert qCarrier Gas wird die Abscheidezone in Abgasrichtung (downstream,
Exhaust) hin auf das Substrat ausgedehnt. Die Abscheidung im Kantenbereich des
Suszeptors wird dann abnehmen, wenn die Residenzzeit kleiner ist als die chemische
Reaktionszeitkonstante für eine Adsorption bzw. einen Einbau. Die Wachstumsrate auf
dem Substrat steigt zunächst noch an, allerdings nicht linear. Grund hierfür ist eine
Strömungsgrenzschicht über dem Substrat. Durch sie müssen die Filmprecursoren
hindurch diffundieren. Die Effizienz fällt ab, da der ankommende reaktive Gasstrom
nicht vollständig in die Diffusionskanäle einmündet. Steigt der Gasfluss weiter an,
ändert sich der ratenbestimmende Mechanismus von einer diffusionslimitierten
Wachstumsrate hin zu einer Limitierung durch Oberflächenreaktionen. Hierdurch sind
immer mehr Precursormoleküle an der Wachstumsgrenzfläche vorhanden als eingebaut
werden können. Es kommt zu einem Verlust, die Effizienz fällt weiter. Die
Wachstumsrate besitzt hier ihr Maximum. Beim mathematischen Grenzübergang
qCarrier Gas � � wird der Ertrag und damit die Abscheidung gegen Null gehen.
2.2.3 Chemische Reaktionen
Umfangreiche Studien haben nachgewiesen, dass man für eine konkrete Modellbildung
nur eine oder sehr wenige chemische Reaktion(en) annehmen darf. Allgemein laufen
jedoch mehrere homogene 14 und heterogene 15 Reaktionen im Reaktor gleichzeitig ab
13 Alle ankommenden reaktiven Moleküle bieten sich zum Einbau an, was einer hundertprozentigen
Effizienz entspricht. Das ist in der Realität nie der Fall.
14 Homogene Reaktionen finden in der Gasphase über dem Substrat statt.
15 Heterogene Reaktionen finden auf der heißen Oberfläche ab; diese wird mit einbezogen.