Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

10. Wachstum epitaktischer EuO-Filme durch topotaktische Transformation
die starke Temperaturabhängigkeit der Diffusion, die in Kapitel 2.2.2 diskutiert wurde.
Für die Sauerstoff-Diffusion in Eu 2 O 3 konnten in der Literatur aber keine Daten
gefunden werden, sodass kein Vergleich mit den Messungen möglich ist.
Mikroskopisch lässt sich der Diffusionsprozess wie folgt darstellen. An der Grenzfläche
zwischen dem Eu 2 O 3 -Film und Ti findet die chemische Reaktion Eu 2 O 3 +
Ti −→ 2 EuO + TiO statt. Ein Sauerstoffion an der Oberfläche wird zum Ti gebunden
und erzeugt eine Fehlstelle im Eu 2 O 3 -Gitter. In diese kann nun ein tieferliegendes
Sauerstoffionen diffundieren (Kapitel 2.2.2). Somit ergibt sich sukzessive ein Sauerstofftransport
vom Eu 2 O 3 -Film zur Ti-Schicht. Dieser kann solange aufrechterhalten
werden, bis das Ti an der Grenzfläche mit Sauerstoff gesättigt ist bzw. bis die Diffusion
in TiO nicht mehr ausreichend stattfinden kann. Aus den STEM-Aufnahmen
(Abbildung 10.9) ist weiterhin ein scharfer Übergang zwischen dem EuO-Film und
dem Substrat zu erkennen. Dies deutet darauf hin, dass das Substrat nicht reduziert
wird.
10.6. Ausweitung auf andere Substrate
Neben EuO-Filmen auf YAlO 3 (110) wurden solche auch auf einer Reihe weiterer Substrate
zum Teil epitaktisch gewachsen. Die verwendeten Substrate listen die Tabellen
10.6 und 10.7 mit den jeweiligen chemischen Formeln, den teilweise gebräuchlichen Abkürzungen,
Kristallstrukturen, Gitterkonstanten und Gitterfehlanpassungen zu EuO
auf. Die Wachstumsparameter, die entsprechenden θ-2θ- und ϕ-Scans für den Fall
eines epitaktischen Wachstums auf dem jeweiligen Substrat werden in Anhang H gezeigt.
Insgesamt ist festzuhalten, dass das epitaktische Wachstum von EuO mit dem vorgestellten
Sputterverfahren auf folgenden Substraten gelungen ist: YAlO 3 (110), LaAlO 3
(001), NSAT(001), NdGaO 3 (110) und (001), SrTiO 3 (001), DyScO 3 (110) und GdScO 3
(110). Für das Wachstum auf YSZ kann zur Epitaxie keine Aussage getroffen werden,
da aufgrund identischer Gitterparameter bei Röntgenstrukturuntersuchungen
keine Unterscheidung zwischen Film- und Substrat-Peaks möglich ist. Es kann aber
von einem epitaktischen Wachstum ausgegangen werden, da keine Gitterfehlanpassung
vorliegt und bereits mittels MBE epitaktische Filme darauf gewachsen wurden
[64,166,198]. Kein epitaktisches Wachstum war auf den Substraten LiAlO 2 (001),
SrLaAlO 4 (001), SrLaGaO 4 (001) und LSAT(001) möglich. Mit Ausnahme des erstgenannten
Substrats enthalten alle La. Teilweise sind hierbei erhöhte Curie-Temperaturen
zu verzeichnen, teilweise ist keine ferromagnetische Ordnung messbar.
Die Halbwertsbreiten der Rocking Curves der EuO(002)-Peaks sind trotz der sehr
großen Gitterfehlanpassungen klein, insbesondere für die Substrate aus Tabelle 10.7.
Abbildung 10.15 zeigt die Halbwertsbreiten der EuO(002)-Peaks in Abhängigkeit der
Gitterfehlanpassung. Hierbei wurde der Wert des auf LaAlO 3 gewachsenen Films
160