Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

88 5 Schichteigenschaften - 1: (Ba,Sr)TiO3 (BST) auf Platin
5.1.2 Wachstumsstrukturen
Aufbauend auf dem vorangegangenen Kapitel erfolgt die Beschreibung des Wachstums von
BST auf Platinsubstraten. Die Schichten wurden mit dem ATMI Verdampfer hergestellt. Für
eine 30nm Schicht bedurfte es einer typischen Wachstumszeit von 660s. Die Abscheidzeit
einer 1nm dicken Schicht errechnet sich damit zu 22s. Aufgrund der hohen Schaltverzögerung
zwischen dem ATMI und dem AIXTRON System von ± 2s, kam es zu relativ hohen Fehlern
in der so aus der Abscheidzeit errechneten Schichtdicke.
Zur Untersuchung der Keimbildung wurden mit dem Kraftmikroskop Leitfähigkeitsmessungen
durchgeführt. Dazu wurde das Mikroskop im Kontakt-Modus betrieben und eine leitfähige
Spitze aus einer Platin-Iridium Legierung verwendet. Zwischen der Grundelektrode, das ist
in diesem Fall das Platinsubstrat, und der Spitze wurde eine Spannung von 0,1V angelegt. Da
Platin ein sehr guter elektrischer Leiter ist und BST ein isolierendes Material, konnte über die
Abbildung der Stromstärke die Stellen lokalisiert werden, an denen BST gewachsen wurde,
während man gleichzeitig Informationen über die Topographie erhalten hat.
Zuerst soll das Wachstum bei 655°C beschrieben werden: In der ersten Abbildung in 5.4 ist
die Aufnahme des Platin-Substrats zu sehen. Fast alle Bereiche haben eine maximale Leitfähigkeit
von ca. 10nA [102, 103]. Dieser Wert wird letztendlich durch die Berührungsfläche
zwischen Spitze und Unterelektrode begrenzt.
(a) (b) (c)
500 · 500nm²
Verteilung der Leitfähigkeit aus c)
8.0nA
2.0nA
1.0nA
0.1nA
7,0nm
3,5nm
0,0nm
Abbildung 5.4: Leitfähigkeitsmessungen der BST – Pt Oberfläche mit dem Kraftmikroskop. Die
Bildgrößen betragen jeweils 500nm x 500nm. (a) Das Platinsubstrat, (b) eine 0,3nm dicke BST
Schicht auf Platinsubstrat und (c) eine 0,5nm dicke BST Schicht und (d) eine separat aufgenommene
Darstellung der Topographie der 0,5nm dicken BST Schicht auf Platin.
Vereinzelt finden sich Unterbrechungen in der Leitfähigkeit. Dies lässt sich zum einen auf
eine Veränderung der Kontaktfläche in der Nähe von Korngrenzen, insbesondere Tripelpunkten,
und zum anderen auch auf Adsorbate auf der Platinoberfläche zurückführen. Durch die
(d)