Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.2 Strukturelle Eigenschaften der BST Schichten 95
Das Ti:Ba:Sr Verhältnis dieser Probe ist 100:70:30. Bei dieser Normierung fiel auf, dass die
systematische Abweichung im Ba/Sr Verhältnis zwischen XRF und XPS für insgesamt sieben
Proben mit 35 - 36% sehr konstant war, während das Gr-II/Ti Verhältnis mit Abweichungen
von 50 - 82% größeren Schwankungen unterlag. Dies deutet auf Schwankungen beim Titan
hin, die durch Valenzänderungen während der Messung erklärt werden können. Zusätzlich
wurden die Werte des Platinsubstrats für die dünnste Probe auf 100% gesetzt; die anderen
Werte werden entsprechend skaliert. Dieser Wert ist ein guter Indikator für die Bedeckung der
Probe. Bei einer Dicke von 1,5nm hat sich die Intensität halbiert und bei einer Dicke von 4nm
ist der Wert etwa auf ein achtel gesunken. Damit ist das Limit für die Eindringtiefe, bzw. die
Austrittswahrscheinlichkeit nicht gebremster Elektronen erreicht.
Das wesentliche Ergebnis ist, dass bereits vom Beginn der Abscheidung (bei 0,3nm) alle Elemente
beobachtet werden können. Sowohl das Ba/Sr, als auch das (Ba+Sr)/Ti Verhältnis
kann hier praktisch als konstant betrachtet werden und auch bei den kleinsten hier beobachteten
Keimen liegt das Mischoxid vor und es erfolgt keine bevorzugte Nukleation von (Ba,Sr)O
oder TiO2. Im Gr-II/Ti Verhältnis werden im unteren Ast zusätzlich die Messungen aus der
STO Dickenserie dargestellt. Der Wert bei 0,5nm unterscheidet sich von dem BST Wert, jedoch
liegt dies innerhalb der Schwankungsbreiten von sehr dünnen Schichten, so wurde z.B.
für die 0,3nm dicke Probe in verschiedenen Messungen Schwankungen im Gr.-II/Ti Elementverhältnis
zwischen 0,7 und 1,3 beobachtet.
5.2 Strukturelle Eigenschaften der BST Schichten
Dieses Kapitel konzentriert sich auf die strukturellen Eigenschaften der auf nahezu perfekt
(111)-texturiertem Platin abgeschiedenen BST Schichten. Zuerst werden die Eigenschaften
der mit dem Standardprozess bei Temperaturen von 620 - 655°C abgeschiedenen, nahezu
stöchiometrischen bzw. leicht titanreichen Schichten mit einer typischen Dicke von 20 - 30nm
beschrieben. Danach werden für Schichten ähnlicher Dicke die Änderungen bei Herabsetzung
der Abscheidtemperatur bzw. bei Änderung der chemischen Zusammensetzung diskutiert.
Zuletzt werden strukturelle Änderungen mit der Veränderung der Schichtdicke behandelt.
Oberhalb einer Wachstumstemperatur von 600°C zeigen die XRD Diagramme stark (100)texturierte
BST Schichten. Abbildung 5.14 zeigt das θ-2θ Beugungsdiagramm einer 34nm
dicken Schicht, die bei 655°C gewachsen wurde. Es werden nur die (h00) Reflexe vom BST
gefunden. Andere Peaks wie z.B. die im Pulverdiagramm sehr starken (110)- oder (211)- Reflexe
werden nicht beobachtet. Da ein möglicher (111) Peak in Abb. 5.14 vom Platin (111)
Reflex verdeckt wäre, wurde ein möglicher Beitrag einer (111) Orientierung durch zusätzliche
Messungen mit veränderter Geometrie ausgeschlossen. Diese Beobachtungen wurden durch
Beugungsuntersuchungen im TEM (SAD) bestätigt und sind in Übereinstimmung mit früheren
Untersuchungen der Textur [101, 105, 106].