Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

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6. Reinigung von GaN-Oberflächen 6.2. Emissionslinien-Formanalyse Um eine quantitative Aussage über den Reinigungserfolg treffen zu können, mussten alle gemessenen Emissionslinien nach dem in Abschnitt 2.7.2 beschriebenen Verfahren angefittet werden und bezüglich der auf die atomic sensitivity factors normierten relativen Intensitäten analysiert werden. Im Folgenden werden die im Rahmen der Reinigungsuntersuchung angefitteten Emissionslinien vorgestellt. Die Ga3d-Emissionslinie Aufgrund von Überlagerungen der N1s- und C1s-Emissionslinien mit Augerlinien musste die Ga3d-Emissionslinie sowohl mit der Mg-Anode (für Stöchiometriemessungen) als auch mit der Al-Anode (als Referenz für Kontaminationen) gemessen werden. Eine genauere Beschreibung der Überlagerung ist in Referenz [26] gegeben. In Abb. 6.2.1 ist das detaillierte Spektrum der Ga3d-Emissionslinie einer Probe vor Reinigungsbeginn dargestellt. Das Spektrum wird durch ein Signal (blau) bei 20,5 eV dominiert, welches als Beitrag aus dem GaN-Volumenmaterial interpretiert wird. Ein Vergleich mit Literaturwerten, die im Bereich zwischen 19,5 eV und 19,9 eV beobachtet werden [36, 125], zeigt eine Verschiebung um ca. +1 eV zu höheren Bindungsenergien. Diese Verschiebung kann im Rahmen des Reinigungsprozesses kompensiert werden. Widstrand et al. [124] beobachteten ähnliche Bindungsenergieverschiebungen über den Reinigungsprozess und erklärten diese mit einer Bandverbiegung des GaN. Zusätzlich können diese Verschiebungen aber auch durch Aufladungseffekte der Probe verursacht werden. Darüber hinaus kann noch ein weiteres Signal (rot), das in Bezug zu dem Signal des Volumenmaterials um -1,2 eV verschoben ist, beobachtet werden. Dieses Signal resultiert aus metallischem Gallium auf der Oberfläche [36,123]. Das dritte Signal (grün) liegt bezogen auf die GaN-Volumenspezies um +1 eV zu höheren Bindungsenergien verschoben und wird oxidischen Galliumverbindungen zugeordnet. Dass dieses Signal oxidischen Ursprungs ist, wird durch diverse Veröffentlichungen gestützt. Li et al. [126] beobachteten ein Signal mit derselben chemischen Verschiebung und ordneten es einer Ga-O- und/oder einer Ga-OH-Spezies zu. Maffeis et al. [123] vermuteten unter diesem Signal eine chemisorbierte Sauerstoffspezies. Im „Handbook of XPS“ [36] wird das Signal mit dieser chemischen Verschiebung stöchiometrischem Ga2O3 zugeordnet. Des Weiteren kann noch ein breites Signal (gelb) beobachtet werden, welches der N2s-Emissionslinie zugeordnet wird. Die Literaturwerte weisen einen Abstand von -2,6 eV [125] und -4,1 eV [117] zum Signal des GaN-Volumenmaterials auf und zeigen somit eine gute Übereinstimmung mit dem hier gefundenen Abstand. 106
Die N1s-Emissionslinie 6.2. Emissionslinien-Formanalyse Abbildung 6.2.2 zeigt ein detailliertes Spektrum der N1s-Emissionslinie von einer Probe vor Reinigungsbeginn. Das dominierende Signal (blau) bei 398,1 eV kann der Emission aus dem GaN-Volumenmaterial zugeordnet werden. Ein Vergleich mit Literaturwerten [36] zeigt eine Verschiebung dieses Signals um +1eV zu höheren Bindungsenergien und kann wie oben beschrieben durch Bandverbiegungen und/oder mit Aufladungseffekten erklärt werden. Neben dieser als Referenzsignal definierten Volumenspezies können noch drei weitere Spezies beobachtet werden. Die um -0,5 eV und +0,5 eV von dem Referenzsignal verschobenen Signale (gelb, grün) werden als Beiträge der GaN(0001)- Oberfläche interpretiert [125]. Das um -0,5 eV verschobene Signal wird mit einer Rumpfniveauverschiebung des oberflächengebundenen, anionischen N-Atoms zu niedrigeren Bindungsenergien erklärt [125]. Das zu höheren Bindungsenergien verschobene Signal kann sowohl in den Untersuchungen von Widstrand et al. [125] als auch im Rahmen dieser Arbeit nicht erklärt werden. Das sehr breite dritte Signal (rot) ist bezogen auf das Signal des Volumenmaterials um +2,1 eV zu höheren Bindungsenergien verschoben. Dass dieser Peak erheblich breiter als die anderen Emissionen erscheint, wird darauf zurückgeführt, dass dieses Signal mehrere chemisch leicht verschobene Spezies beinhaltet, die mit dem verwendetem Analysator nicht mehr aufgelöst werden können. In der Literatur werden in dem Bereich dieser chemischen Verschiebung verschiedene Ammoniakspezies beobachtet [125,126]. Aus diesem Grund wird dieses Signal unterschiedlich koordinierten Ammoniakspezies (N-Hx) auf der Oberfläche zugeordnet, welche aus dem Wachstumsprozess stammen. Intensität (arb. units) Ga-N N2s Ga-O met. Ga Untergrund Daten Fit 26 24 22 20 Bindungsenergie (eV) 18 Ga3d Abb. 6.2.1: Ga3d-Emissionslinie (Mg-Anode) einer GaN-Probe vor Reinigungsbeginn. Das experimentelle Spektrum wurde mit Voigt- Profilen angepasst. 16 Intensität (arb. units) Ga-N Ga-N surface Ga-N surface N-H x Untergrund Daten Fit 402 400 398 Bindungsenergie (eV) 396 N1s 394 Abb. 6.2.2: N1s-Emissionslinie (Mg-Anode) einer GaN-Probe vor Reinigungsbeginn. Das experimentelle Spektrum wurde mit Voigt- Profilen angepasst. 107
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Wachstum und Charakterisierung dün
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Abstract The growth of ordered thin
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Inhaltsverzeichnis 3.2.3. Wachstum
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1. Einleitung In den letzten Jahrze
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2.2. Der Wachstumsprozess 2.2. Der
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4.1.1. Das XPS Spektrometer 4.1. Da
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Literaturverzeichnis [127] S. Grede
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Ahrens. Obwohl ihr beide sehr viel
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