Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

10. Wachstum epitaktischer EuO-Filme durch topotaktische Transformation
zum Substrat gegeben durch
YAlO 3(110) ‖Eu 2 O 3(401) mit YAlO 3[001] ‖Eu 2 O bzw.
3[10¯4]
YAlO 3(110) ‖EuO (001) mit YAlO 3[001] ‖EuO [1¯10].
Dies lässt den Schluss zu, dass zwischen den Eu 2 O 3 - und den EuO-Filmanteilen folgende
epitaktische Relation besteht: 11
Eu 2 O 3(401) ‖EuO (001) mit Eu 2 O 3[10¯4] ‖EuO [1¯10]. (10.3)
Zusammenfassend wird festgehalten, dass aus einem Eu 2 O 3 -Film mit einer bestimmten
Orientierung durch eine chemische Reaktion ein EuO-Film in ebenfalls einer bestimmten
Orientierung entsteht. Dieses Verhalten spiegelt sich in der Definition einer
topotaktischen Transformation wieder. Unter ihr versteht man eine „Reaktion, die
zu einem Material mit Kristallorientierungen führt, welche im Zusammenhang mit
den Orientierungen im Ausgangsprodukt“ stehen [227, 228]. Diese Definition ist für
das vorgestellte Sputterverfahren zur Herstellung von EuO erfüllt. Es kann daher als
topotaktische Transformation charakterisiert werden.
10.3. Eigenschaften der gesputterten EuO-Filme
Nach der Vorstellung des Sputterverfahrens durch die topotaktische Transformation,
werden in diesem Kapitel die weiteren Filmeigenschaften sowie die untersuchten
Parameterbereiche angegeben.
Als optimale Substrattemperatur zum Wachstum der Eu 2 O 3 -Filme hat sich T sub ≈
580 ◦ C (I H = 3,4 A) herausgestellt. Als Arbeitsgase für das Sputtern vom Eu 2 O 3 -Target
wurden Argon, Argon mit 2 Volumenprozent Wasserstoff bzw. ein Gemisch aus
Argon und Sauerstoff eingesetzt. Der Gasfluss zur ständigen Erneuerung des Arbeitsgases
wurde zwischen 1 SCCM und 10 SCCM variiert. Es konnten für die verwendeten
Arbeitsgase sowie die unterschiedlichen Gasflüsse mit Ausnahme der erreichbaren
Schichtdicken keine Einflüsse auf die Filmqualität festgestellt werden. Der optimale
Gasdruck während der Deposition beträgt 0,05 mbar, was mithilfe eines regelbaren
Plattenventils während der Deposition konstant gehalten wurde. Standardmäßig wurde
eine rf-Leistung für das Sputtern vom Eu 2 O 3 -Target von P rf = 50 W angelegt sowie
ein Abstand zwischen Substrat und Target von 7,2 cm (x = 1,5 cm) eingestellt.
Die Standardparameter für das Aufbringen der Ti-Schicht sind: Arbeitsgas Ar bzw.
Ar mit 2 Volumenprozent Wasserstoff 12 bei Gasflüssen von 1 SCCM bis 10 SCCM. Der
Abstand zwischen Substrat und Target beträgt 7,7 cm (x = 2,0 cm), die DC-Leistung
11 Dies gilt nach Abbildung 10.5 für einen Großteil des Films.
12 Bei der Verwendung von Sauerstoff, selbst bei nur einer geringen Beimischung zu Ar, entsteht kein
EuO.
148