Hochauflösende Materialcharakterisierung und Technologie
Mitarbeiter
Dr. A. N. Danilewsky,M. Kranz-Probst, L. Rees-Isele
Zur Charakterisierung sowohl von Volumen- bzw. Keimkristallen als
auch von dünnen Epitaxieschichten stehen die folgenden Methoden zur
Verfügung, die sich durch besonders hohe Orts- oder Winkelauflösung
auszeichnen:
1. Ortsaufgelöste Photolumineszenz
Zur quantitativen Messung von Dotierstoff- bzw. Stöchiometrievariationen in Verbindungshalbleitern
steht eine sowohl hoch orts- als auch hoch energieaufgelöste Photolumineszenzanlage
zur Verfügung. Die Fokussierung des Ar-Laserstrahls erfolgt über eine
Mikroskopoptik, die eine direkte Beobachtung des Meßortes erlaubt.
Max. Wellenlängenauflösung: 0,01 nm, max. Ortsauflösung: 1 µm
2. Interferenzkontrast-Mikroskopie
nach Nomarski (Leitz Aristomet)
Ebenfalls zur Untersuchung von Dotierstoff-
bzw. Stöchiometrievariationen, jedoch nach selektivem chemischen Ätzen
wird die Interferenzkontrastmikroskopie eingesetzt. Hier können Oberflächenunebenheiten
im Bereich weniger Nanometer sichtbar gemacht werden. Eine hochauflösende
CCD-Kamera erlaubt eine digitale Bildaufnahme als Voraussetzung der
elektronischen Bildverarbeitung.
3. Mehrkristall-Röntgendiffraktometrie
Zur röntgenographischen Charakterisierung der Güte des Kristallgitters
und der Gitterfehlanpassung können basierend auf einem 4-Kristall-Monochromator
(Si (111), Eigenbau) Rocking-Kurven unter 10 Bogensekunden Halbwertsbreite
aufgelöst und nach der Bond-Methode Präzisionsgitterparametermessungen
durchgeführt werden. Ergänzend können mit höherer Ortsauflösung besser
als 1mm Rocking-Kurven mit einem BEDE Doppel-Kristall-Diffraktometer
erstellt werden.
4. Laue Rückstrahl-Anlage
Diese Methode wird hauptsächlich
zur Orientierung von Keim bzw. Substratkristallen eingesetzt. Ein
spezielles Goniometer nach Eckerlin erlaubt dabei die Bestimmung der
Verkippung von Netzebenen gegenüber der Oberfläche des Kristalls mit
einer Winkelauflösung von 1 Bogenminute.
5. Rasterelektronenmikroskopie
Zur Untersuchung z.B. von Wachstumsflächen steht ein Zeiss DSM 960
Rasterelektronemikroskop
(maximale Auflösung 5 nm) und ein LEO 1525 Feldemissionsraster-elektronenmikroskop
(max. Auflösung 1,5 nm) zur Verfügung. Mittels Selected Area Channeling
Pattern (SACP) können die Orientierung und eine Fehlorientierung von
Kristallflächen mit einer Genauigkeit von ca. 0,5° bestimmt werden.
Ein energiedispersives Röntgenanalysensystem (LINK) erlaubt die quantitative
Analyse von Stöchiometrievariationen auch in großflächigen Kristallen
bis ca. 15 cm Durchmesser.
6. Technologie
Zur Präparation von Halbleiter-Kristallen
werden hochpräzise Innenloch bzw. Fadensägen eingesetzt. Zum Läppen
und Polieren stehen mechanische, mechano-chemische und chemische Einrichtungen
zur Verfügung.
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