Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005

LösungenL43: XPS-Untersuchungen an Titanoxid-SchichtenL43: XPS-Untersuchungen anTitanoxid-SchichtenTitanoxid (TiO 2 ) weist neben guten dielektrischenEigenschaften (ε r ~ 100) auch einen hohenBrechungsindex von ca. 2,5 auf. Da sich TiO 2 außerdemmit dem PLD(Pulsed Laser Deposition)-Verfahren i. A. sehr gut reaktiv abscheiden lässt,ist es für hochreflektierende optische Vielschichtsystemeein aussichtsreicher Kandidat als Schichtmaterialmit hohem Brechungsindex.Sauerstofffluss während des reaktiven PLD-Prozesseseine stabilere TiO 2 -Schicht erzeugt. Der relativeAnteil des durch Sputtern reduzierten Titans ist beihöherem Sauerstofffluss geringer (s. Abb. 3).Alexander FianJOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbHInstitut für Nanostrukturierte Materialien und PhotonikDie lichtmikroskopische Auswertung von mittelsPLD hergestellten Proben ergibt tendenziell geringerSchichtdefekte (Droplets, Partikel) für niedrigereLaserstrahlungs-Intensitäten bei der Verdampfung(Abb. 1). Durch Variation des O 2 -Flusses währendder reaktiven Abscheidung ist nur ein geringer Einflussauf die Schichtqualität erreichbar.Für die XPS-Messungen mussten die Probenvor der Messung durch Sputtern gereinigt werden.Es zeigten sich unterschiedlich starke Verunreinigungender Schichten, die sich ohne Reinigungbei der quantitativen XPS-Analyse stark auswirkenwürden. Die Peakposition des Ti-2p-Dubletts beiden ungereinigten Proben entspricht jedoch miteinem „chemical shift“ von 4,8 eV im Vergleich zummetallischen Peak genau jener des TiO 2 (s. Abb. 2).Die Sputterreinigung der TiO x -Schichten vor derXPS-Messung zeigte eine deutliche Reduktion desMaterials (präferentielles Sputtern von Sauerstoff).Zum direkten Vergleich wurden die verschiedenenProben gleich lange (20 Minuten) mit einer Sputterenergievon 500 eV von Kohlenstoffverunreinigungenbefreit. Hier zeigt es sich, dass ein höhererAbbildung 1:Lichtmikroskopische Aufnahmender durch Verdampfung aus einemmetallischen Titan-Target bei 5 sccm(a,c,e) bzw. 30 sccm (b,d,f) O 2 -Gasflussund variierender Leistungsdichte des1064 nm Laserstrahls auf dem Targetabgeschiedene TiO x -Schichten (Beschichtungsdauer:45 min). Die Leistungsdichtewird durch die Fokuslagedes Laserstrahls beschrieben, wobeikleine Abstände des Fokuspunkts desLaserstrahls hohe Leistungsdichtenrepräsentieren: (a,b) 8 cm, (c,d) 12 cmund (e,f) 24 cm.218Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005