Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.1 Keimbildung und Wachstum 89
starke katalytische Reaktivität mit Adsorbaten aus der Atmosphäre kommt es immer wieder
zu Störungen bei AFM Messungen, unabhängig davon, ob die Messung im Kontaktmodus
oder im Nichtkontaktmodus durchgeführt wird. Reproduzierbare Messungen konnten in der
Regel nur nach thermischer Vorbehandlung, Erhitzen des Substrats für einige Minuten auf
250° - 300°C, durchgeführt werden.
Die rechnerische Dicke der Probe aus Abbildung 5.4b beträgt 0,3nm. Das Substrat ist nicht
vollständig mit einer hochohmigen Schicht bedeckt: Die BST Keime wachsen vorwiegend auf
den Korngrenzen des Platinsubstrats und stellen diese wie ein Kontrastmittel heraus. Hier
liegt heterogene Keimbildung vor, was mit der Ausbildung von energetisch begünstigten Terrassenstufen
in der Nähe der Korngrenzen erklärt werden kann.
Im weiteren Verlauf, nach einer Wachstumszeit von 11s, also einer errechneten Dicke von
0,5nm (Abbildung 5.4c) hat das BST bereits einzelne Platinkörner überlagert. Nur noch Teilbereiche
von großen Körnern scheinen weitgehend unbedeckt. Insgesamt variiert die Stromstärke
um drei Größenordnungen. Man beachte, dass die Helligkeitsskala logarithmisch aufgetragen
ist. Dies ist auch im Querschnitt aus (c) zu erkennen. Während einige Bereiche maximale
Stromstärke zeigen, haben andere, stark bedeckte Bereiche, Stromstärken von unter
10 -2 nA.
Generell erlaubt dieses Verfahren zwar die gleichzeitige Aufnahme von Topographie und
Leitfähigkeit, allerdings können die Parameter meist nur für ein Aufnahmeverfahren optimiert
werden. Deshalb wurde die in Abbildung 5.4d dargestellte Topographie der 0,5nm dicken
BST Oberfläche in einer zusätzlichen für die Topographie optimierten Messung aufgenommen.
Zu sehen ist im Wesentlichen nur die Struktur der Platinkörner. Die Rauhigkeit dieser
Oberfläche liegt zwischen 0,9 und 1,5nm und ist damit etwas unterhalb der oben angegebenen
Rauhigkeit für das Platinsubstrat von 1.7nm. Hier liegt die Schlussfolgerung nahe, dass sich
durch das Auffüllen der Vertiefungen an den Korngrenzen die Rauhigkeit verringert.
Zwischen der Keimbildung von BST und STO auf Platin wurde kein wesentlicher Unterschied
gefunden. Abbildung 5.5 zeigt als Beispiel eine STO Schicht mit einer errechneten
Dicke von 0,5nm. Hier wurden Leitfähigkeit und Topographie simultan aufgenommen.
(a) 1µm · 1µm 8,0nA (b) 1µm · 1µm
2,0nA
1,0nA
0,1nA
8,0nm
6,0nm
4,0nm
2,0nm
0,0nm
Abbildung 5.5: Leitfähigkeitsmessung (a) einer 0,5nm dicken STO Schicht im Vergleich zur
Topographie (b). Beide Bilder wurden in einer Messung aufgenommen. Die Skala für (a) zeigt
die Stromstärke in logarithmischer Auftragung. In (b) ist die Höhenskala linear dargestellt.
RMS = 0,7nm