Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

86 5 Schichteigenschaften - 1: (Ba,Sr)TiO3 (BST) auf Platin
Der Sputterprozess für Platin muss soweit optimiert werden, dass möglichst glatte Oberflächen
und eine einheitliche Textur entstehen. Zusätzlich muss beachtet werden, dass bei der
Anwendung als Substrat für keramische Materialien hohe Abscheidtemperaturen nötig werden.
Hierbei kommt es zur Rekristallisation des Platins und im ungünstigsten Fall entstehen
aufgrund von thermisch induzierten Spannungen Spitzen, sog. Hillocks, und/oder Löcher im
Platinsubstrat. Dieses Verhalten von gesputterten Platinschichten wird von verschiedenen
Autoren untersucht [97 - 101] und generell können bei mittleren Sputtertemperaturen optimale
Substrate bzgl. Rauhigkeit und Textur hergestellt werden. Sie wurden anschließend bei
einer Temperatur, die der höchsten effektiven Abscheidtemperatur entspricht, unter Sauerstoff
getempert, um Veränderungen in der Mikrostruktur während des MOCVD Wachstums zu
vermeiden.
Abbildung 5.2. zeigt die Auswirkung des Temperns auf Korngröße und Rauhigkeit der
Schichten. Nach der Sputterdeposition bei 150° C erreichen die Platinkörner eine Größe von
50 – 100nm, die vergleichbar mit der Dicke der Platinschichten ist. Dies ist in Übereinstimmung
mit anderen Veröffentlichungen [99] und mit der häufig beobachteten Tendenz einer
mit der Filmdicke skalierenden Korngröße. Um die kleinen Körner besser aufzulösen, wurde
hier das Jeol 4210 System verwendet. Mittels Tunnelmikroskopie mit selbstpräparierten Pt/Ir
Drähten als Spitzen konnte die Auflösung in Aufnahme 5.2a gesteigert werden, während die
anderen Abbildungen (5.2b, c) wie üblich mit Kraftmikroskopie untersucht wurden.
(a) 1µm · 1µm (b) 1µm · 1µm (c) 1µm · 1µm
Abbildung 5.2: Topographie des Platinsubstrats nach verschiedener thermischer
Behandlung: (a) wie gewachsen, (b) bei einer Temperatur von 600°C und (c) bei einer
Temperatur von 700°C getempert. Die thermische Nachbehandlung wurde unter O2/N2 –
20/80 Atmosphäre für 30 Minuten im Ofen durchgeführt. Abbildung (a) wurde mit STM
aufgenommen, während (b) und (c) mittels AFM untersucht wurden.
Die Größe der Körner der bei 600°C für 30Minuten unter O2/N2 – 20/80 Atmosphäre getemperten
Probe (b), kann im Mittel mit 100nm abgeschätzt werden. Hier wird also nur ein leichter
Anstieg der Korngröße beobachtet. Diese Temperatur wird auch im nachfolgenden für die
zur Abscheidung verwendeter Platinsubstrate angenommen. Diese Struktur bleibt auch während
der Abscheidung stabil. Dies konnte in nachträglichen Messungen an Platinsubstraten,
von denen BST durch HF-Säure entfernt wurde, gezeigt werden.