Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.2 Strukturelle Eigenschaften der BST Schichten 101
Diese Unterschiede werden mittels RKM in der Darstellung der Oberflächentopographie noch
deutlicher. In Abbildung 5.24 wird die titanreiche Probe der Gr.-II reichen Probe aus
Abb.5.23 gegenübergestellt. Bei der Gr.-II reichen Probe beobachten wir regelmäßige, scharfe
Strukturen, die, obwohl die Kanten nicht aufgelöst werden können, ein facettierendes Wachstum
der Körner vermuten lassen. Bei der titanreichen Schicht konnten mit Kraftmikroskopie
die einzelnen Körner nicht aufgelöst werden, sodass sich große, sehr flache Bereiche ergeben.
Allerdings finden sich unregelmäßige Erhöhungen, die durch einzelne schneller wachsende
Körner erklärt werden können [117]. Dies deutet auf Parallelen zu den bei titanreichen Keramiken
beobachteten irregulärem Kornwachstum hin [118-120]. Diese Unterschiede werden
im Zusammenhang mit der Dickenabhängigkeit weiter diskutiert.
(a) Ti reich (b) Gr.-II reich
Abbildung 5.24: Unterschiedliche Topographie durch unterschiedliches Gr.-II/Ti Verhältnis in
den Schichten. In (a) ist eine titanreiche Schicht und in (b) eine Barium- und Strontium reiche
Schicht mit jeweils 5%iger Abweichung von der idealen Stöchiometrie abgebildet. Die Rauhigkeit,
RMS-Werte von (a) liegen bei 3,26nm und von (b) bei 2,46nm.
b) Mikrostruktur bei Veränderung des Ba/Sr Verhältnisses
Als zweites betrachten wir den Einfluss des Ba/Sr-Verhältnisses. Das BaxSr(1-x)TiO3 System
kann als lückenloses Mischungssystem betrachtet werden, so dass die Änderung des Gitterarameters
zwischen den beiden Randsystemen entsprechend dem Vegardschen Gesetz interpoliert
werden kann [121]. Mit den Werten von am = 3.905Å für STO und am = (a²c) 1/3 =
4.01Å für BTO liegt der Gitterparameter des Platinsubstrates mit a = 3.9237Å (im spannungsfreien
Zustand bei RT) zwischen diesen Werten. So kann der Gitterparameter des BST dem
Substrat genau angepasst werden, bzw. kann zwischen positiver und negativer Fehlanpassung
variiert werden. Damit ist es möglich den Einfluss der Spannungen auf das Schichtwachstum
und insbesondere auf die Textur untersucht werden.
Es ist es schon sehr erstaunlich, dass das auf Platin abgeschiedene BST(70/30) eine so
starke Textur aufweist, obgleich das Platingitter eine dreifache Symmetrie besitzt und
BST eine vierfache. Hier könnte man u.U. bei einer Verringerung der Fehlanpassung der Gitter
ein Umklappen der Orientierung in eine Orientierung des BST erwarten. Abbildung
5.25 zeigt die Ergebnisse einer Experimentreihe in der versucht wurde den Gitterparameter
des BST durch das Angleichen des Ba/Sr-Verhältnisses an das Platingitter abzustimmen. Mit
steigendem Strontium Gehalt verschieben sich die Reflexe wie erwartet zu höheren Winkeln
und die relative Intensität des (100) Reflexes nimmt entsprechend der Abnahme des Struktur-