Wachstumsverhalten von dünnen Manganschichten auf Si(100)- und Bismut terminierten Si(100)-Oberflächen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird das Wachstum von Mangan auf Si(100)-Oberflächen untersucht. Die Schichten werden bei Raumtemperatur mittels MBE abgeschieden. Das Mangan wächst bei den in der Arbeit verwendeten Parametern nicht als glatte Schicht. Nach dem Anlassen der Proben bei mindestens 440°C bilden sich Silizide. Sowohl MnSi- als auch Mn5Si3-Inseln konnten eindeutig identifiziert werden. Die auf 4° fehlorientierten Si(100)- Oberflächen präparierten Proben zeigen im Vergleich mit den auf Si(100) hergestellten Proben eine Silizidbildung bei niedrigeren Anlasstemperaturen. Außerdem sind die gefundenen Inselstrukturen auf den 4° fehlorientierten Si(100)-Substraten deutlich größer. Sie bestehen zumindest partiell aus MnSi. Bei den mit Bismut beschichteten Substraten wird die Silizidbildung zunächst verhindert, es bilden sich dennoch keine geschlossenen Manganfilme. Das Erwärmen dieser Proben führt zu einer Desorption des Bismuts. Dadurch werden Teile der Siliziumoberfläche für das Mangan erreichbar und es wird eine Silizidbildung beobachtet. Es werden sowohl MnSi- als auch Mn5Si3-Strukturen gefunden. Für die MnSi-Bildung wird ein Modell vorgestellt. Neben diesen Studien wird auch kurz der Einfluss der Bismutbedeckung auf den Schmelzpunkt von Bismutinseln auf einer Si(111)-sqrt(3)xsqrt(3)R30°:Bi Oberfläche untersucht. Dabei wird eine unerwartete Abhängigkeit gefunden, die auf Verspannungen zurückgeführt wird.

In this thesis the growth of manganese on Si(100)-substrates is investigated. The layers are prepared at room temperature using MBE technique. For the parameters used in this work no flat films were observed. After annealing at at least 440°C, MnSi as well as Mn5Si3 islands are unambiguously identified. The formation of silicides starts at lower temperatures on Si(100) substrates with 4° miscut. Compared to the Si(100) substrates, the islands formed are larger in size and consist at least partially of MnSi. On the bismuth-covered surfaces, silicide formation is suppressed at first. During annealing, desorption of bismuth allows the formation of silicide. The silicides are identified as MnSi and Mn5Si3. For the formation of MnSi a growth model is proposed. Beside these studies, the dependency of the melting point of small Bi islands on a Si(111)-sqrt(3)xsqrt(3)R30°:Bi surface is investigated. An unexpected dependency is found and explained with tensile strain.