in-situ röntgendiffraktion zur charakterisierung von mechanischen ...

1. Einleitung
1.2.2 Fasertexturierte Schichten
Dünne Metallschichten auf einkristallinen Substraten sind zumeist fasertexturiert. In diesem
Falle liegen die Kristallite des Schichtmaterials mit einer bestimmten kristallographischen
Richtung parallel zur Oberflächennormalen. Alle anderen Symmetrien sind nicht weiter
ausgeprägt. Das bedeutet, dass eine beliebige Drehverteilung der Kristallite um den
Azimutalwinkel ϕ der Probenoberfläche vorliegt (vgl. Abbildung 1.1). Es kann aber auch
vorkommen, dass in einer Schicht zwei oder mehrere Texturkomponenten gleichzeitig
dominant sind [15].
Allgemein ist in solchen Fällen die Zugänglichkeit messbarer Gitterreflexe nicht mehr bei
jedem Verkippungswinkel der Probe gegeben. Abbildung 1.1 soll einen Eindruck der
Intensitätsverteilung zweier ausgewählter Reflexe in einer gesputterten, (111)
fasertexturierten Al-Schicht auf einem Si(100) Substrat zeigen. Man beachte, dass die
dargestellte Textur eine breite Textur zeigt, was aus der Breite der Intensitätsverteilung
ermittelt werden kann. Das heißt, dass die Ausrichtung der Kristallite mit der (111)
Ebenenschar parallel zur Oberfläche eine Streuung aufweist. Aus der ringförmigen
Intensitätsverteilung der (200) Reflexe lässt sich ablesen, dass eine reine Fasertextur vorliegt
und die in-plane Orientierung der Kristallite zufällig verteilt ist.
(a) (b)
Abbildung 1.1: Polfiguren einer (111) fasertexturierten, 1µm dicken Al-Schicht. Abbildung (a) zeigt die
Intensitätsverteilung der (111)Reflexe parallel zur Oberfläche und (b) die Verteilung der zur (111) Textur
gehörenden (200) Reflexe. Im Falle der (111) Intensitätsverteilung existiert prinzipiell ein weiteres
Maximum bei 70.5°, jedoch wurde bei der Messung der Messbereich nur bis ψmax=65° aufgenommen. Die
Polfiguren zeigen eine (111)-Fasertextur mit einer Streuung von ±10° zur Oberflächennormalen (breite
Textur). Es liegen also die meisten Kristallite mit der Richtung normal zur Oberfläche, haben aber um
den Azimutalwinkel ϕ eine regellose Orientierung.
Die Spannungsbestimmung kann bei einer derartigen Kristallorientierungsverteilung so
erfolgen, dass verschiedene Netzebenenscharen (hkl) zur Dehnungsbestimmung
herangezogen werden. Oder es wird eine Netzebenenschar gewählt, deren Häufigkeit im
Kristall (Multiplizität) so groß ist, dass auch im texturierten Fall mehrere Verkippungswinkel
zugänglich sind. Letzteres ist nicht immer möglich, da bei höher indizierten Reflexen (diese
haben im allg. eine höhere Multiplizität) die Intensität der Diffraktionsprofile stark abnimmt.
Im Falle der Verwendung unterschiedlicher Reflexe bei der Messung des
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