Wachstumskinetisch limitierte SiGe/Si Stranski-Krastanow Inseln
(aus M.Hanke et al., Appl. Phys. Lett. 86, 142101 (2005), cover image)
Diffuse Roentgenstreuung an selbstorganisierten SiGe/Si(001), Inselstrukturen
(aus: Hanke et al., Phys. Rev. B 69, 075317, 2004)

Forschung » Halbleitende Nanodrähte (NW)
∴ NW3 » Wachstum von SiGe/Si Dots

Untersuchungen zum Wachstum von SiGe/ Si Dots aus der Flüssigphase

Projektleiter

Zusammenfassung

Kernziel des vorliegenden Projekts bildet der ambitionierte Versuch, Kristallwachstum von nanoskaligen Inseln während der Flüssigphasenepitaxie (LPE) in situ mittels diffuser Röntgenstreuung zu untersuchen. Da bei dieser Züchtungsmethode das Wachstum unter einer metallischen Lösung stattfindet und erst nach Entfernung ebendieser - defacto ex situ - das Resultat beurteilt werden kann, können Oberflächen abtastende Rastersondenverfahren im allgemeinen nur retrospektiv zur Aufklärung des eigentlichen Wachstumsgeschehens beitragen. Mittel der Wahl sind und bleiben Streumethoden. Der wohl naheliegendste Gedanke - eine bereits existierende LPE-Anlage für die Röntgenanalytik umzurüsten - lässt sich jedoch aus mehreren Gründen nicht in die Praxis übertragen.

Stattdessen wird ein Experiment vorgeschlagen, das mit vorpräparierten sandwichartigen Strukturen auskommt, wobei in einem eigens für diesen Zweck zu konstruierenden Untersuchungsofen über einen geeigneten Temperaturgradienten das Wachstum aus der flüssigen Phase gesteuert wird. Sofern das zu bewachsende Substrat nur hinreichend dünn genug gewählt ist, lässt sich in diesem Umfeld durch die Substratrückseite hindurch diffuse Röntgenstreuung sowohl zur Aufklärung der fest-flüssig Grenzfläche als auch der sich unmittelbar anschließenden Gebiete in Flüssigkeit und Festkörper betreiben.

SiGe auf Silizium dient in diesem Zusammenhang als geeignetes Modellsystem u.a. wegen des in weiten Grenzen einstellbaren Germaniumgehaltes, respektive der zwischen Schicht und Substrat auftretenden Gitterfehlpassung. Ungeachtet der einer ex situ Analytik anhaftenden Beschränkungen kann diese dennoch wichtige Informationen zum Wachstumsprozess beitragen. So werden die auf den technologisch relevanten Aspekt hochgeordneter Dotensemble zielenden ex situ Arbeiten zum Einfluss künstlich im Substrat bzw. durch Selbstorganisationsphänomene eingebrachter Spannungsmodulationen weiter vorangetrieben.

Berechnungen mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) flankieren die experimentellen Arbeiten, dies einerseits in Hinblick auf ein besseres Verständnis der Prozesse beim Wachstum selbst, zum anderen bietet sich FEM aber auch im Rahmen von Streusimulationen für eine numerische Bestimmung der Deformationsfelder als eine exzellente Alternative zu analytischen Ansätzen an. Im Gegensatz zu Streumethoden mit hoher Auflösung im Fourierraum eröffnen Verfahren wie die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) einen direkten Einblick in die Strukturen, und dies mit einer Auflösung im atomaren Bereich. Aufgrund des komplementären Charakters lassen sich mittels höchstauflösender TEM, Rasterelektronen- und Atomkraftmikroskopie an subsequenten Wachstumsstadien Aussagen zu strukturellen Änderungen während des Wachstums, zum finalen Deformationszustand und der chemischen Komposition ableiten.


 

(letzte Änderung: 30.07.2014, 09:32 Uhr)