Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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100 5 Schichteigenschaften - 1: (Ba,Sr)TiO3 (BST) auf Platin<br />
5.2.2 Stöchiometrieabhängigkeit<br />
a) Mikrostruktur bei Veränderung des Gr.-II/Ti Verhältnisses<br />
Zuerst soll der Einfluss der Gr.-II/Ti Zusammensetzung auf den Gitterparameter diskutiert<br />
werden. Abbildung 5.22 zeigt den gemittelten (am = V 1/3 ) und auf Spannungen korrigierten<br />
Gitterparameter gegenüber der Filmzusammensetzung. Titanreiche Proben zeigen keine Veränderung<br />
im Gitterparameter gegenüber stöchiometrischen massiven Proben. Im Gegensatz<br />
dazu steigt der Gitterparameter oberhalb von eins stetig mit dem Gruppe-II Gehalt an. Ähnliche<br />
Beobachtungen wurden für STO beschrieben, was mit der Bildung von Ruddlesden-<br />
Popper Phasen erklärt werden kann [113, 114].<br />
Gitterparameter am [Å]<br />
4,02<br />
4,01<br />
4,00<br />
3,99<br />
3,98<br />
3,97<br />
0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3<br />
Gr.-II / Ti<br />
Abbildung 5.22: Abhängigkeit des<br />
gemittelten Gitterparameters von<br />
der Filmzusammensetzung. Die<br />
Werte wurden aus dem (200) Reflex<br />
von etwa 30nm dicken Filmen entnommen<br />
Die fehlende Änderung des Gitterparameters auf der titanreichen Seite ließe sich damit erklären,<br />
dass sich wie bei den bei hoher Temperatur angelassenen monolithischen Keramiken<br />
Ausscheidungen bilden. Trotz detaillierter Suche im HRTEM wurden solche Ausscheidungen<br />
aber erst bei sehr hohem Titanüberschuss beobachtet [115], sodass die Frage nach dem möglichen<br />
Einbau des Titans offen blieb. Jedoch wurde vor kurzem an STO Einkristallen neben<br />
den zu den Ruddlesden-Popper Phasen führenden zusätzlichen SrO Ebenen auch TiO2 Ebenen<br />
entdeckt [116], die letztlich zur Bildung von Magneli Phasen führen. Damit kann ein ähnlicher<br />
Einbau in die Schichten angenommen werden. Bemerkenswert bleibt aber, dass dies ohne<br />
Änderung des Gitterparameters erfolgt.<br />
Die Beschreibungen der Kornstruktur kann nicht unabhängig von der Betrachtung der Elementzusammensetzung<br />
diskutiert werden. Hier ist es vor allen Dingen die Gr.-II/Ti Zusammensetzung,<br />
welche einen deutlichen Einfluss auf die Kornstrukturen hat. Abbildung 5.23<br />
zeigt SEM Aufnahmen der Bruchkante von auf Platinsubstrat gewachsenem BST. Trotz der<br />
für dünne Schichten schlechten Auflösung der Querschnitte erkennt man die kolumnare<br />
Struktur bei unterschiedlicher Rauhigkeit.<br />
(a) (b)<br />
Abbildung 5.23: SEM von BST das bei 655°C abgeschieden wurde. (a) 31nm dicke,<br />
titanreiche Schicht und (b) Gr.-II reiche, 33nm dicke Schicht.
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