Rastertunnelmikroskopie zum Wachstum und zur Struktur dünner CU-Schichten auf RU(0001) im Temperaturbereich von 100 K bis Raumtemperatur

Abstract

Das epitaktische Wachstum dünner Schichten spielt, bedingt durch die speziellen Eigenschaften dieser Schichten, in der Industrie seit langem eine wichtige Rolle. So werden bei der Herstellung von magnetische Speichermedien höchster Speicherdichte zunehmend dünne epitaktisch gewachsene Metallfilme auf Ruthenium verwendet. Wesentlicher Inhalt der Arbeit war es, das Wachstumsverhalten von Kupferschichten auf der Ru(0001)-Oberfläche bei Temperaturen im Bereich von 100 K bis Raumtemperatur zu untersuchen. Daneben werden strukturelle Eigenschaften der gewachsenen Kupferfilme angegeben. Im gesamten Temperaturbereich wurde dreidimensionales Multilagenwachstum gefunden. Die Untersuchungen zeigten, daß bei Temperaturen unterhalb von 160 K das Wachstumsverhalten und die strukturellen Eigenschaften der Inseln starke Veränderungen aufweisen. Diese Beobachtungen werden im Zusammenhang mit Keimbildungstheorien diskutiert. Durch eine chemische Modifizierung der Ruthenium-Oberfläche durch Sauerstoff wird ein deutlicher Einfluß auf das Wachstumsverhalten erwartet. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, diese Modifizierung beim Wachstum von Kupferfilmen auf der mit der O(2x2)- und O(2x1)-Struktur präparierten Ru(0001)-Oberfläche darzustellen. Hier wurden deutliche Unterschiede im Vergleich zur sauerstofffreien Ru(0001)-Oberfläche gefunden. Die Wechselwirkungen des Sauerstoffs mit den wachsenden Filmstrukturen wurden in Abhängigkeit von der Sauerstoffbedeckung und der Temperatur gezeigt.

Since a long time, the epitactical growth of thin films plays an important role in the industry caused by the special properties of such films. So, by the production of magnetic storing devices with highest storage density more and more thin metal films growed on ruthenium are used. The main intention of this work was to study the growth of copper films on the Ru(0001) surface in the range of temperature between 100 K and room temperature. Also informations about the structural properties are given. Across the temperature range a multilayer growth are found. The investigations showed that on temperatures lower than 160 K the growth and the structure of the islands have strong changes. The results are discussed in the context of nucleation theories. It is expected that a chemical modification of the ruthenium surface will have a clear influence on the growth behaviour. A further objective of this work was to present these modifications of growth of copper films on the O(2x2) and O(2x1) covered Ru(0001) surface. A lot of differences in comparison with the clean Ru(0001)surface are found. The interaction of oxygen with the growing island are showed depending on the temperature and the covering of the surface with oxygen.