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Studienarbeit Quantitative Analyse von InxGa1?x N-Inseln mittels ...

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Zusammenfassung Während

Zusammenfassung Während dieser dreimonatigen Studienarbeit wurden InxGa1−xN/GaN Strukturen auf Saphirsubstraten mittels HRTEM untersucht. Das Ziel bestand dabei darin, die Konzentration x zu bestimmen und Aussagen über den Relaxationsgrad des Wurtzitgitters innerhalb der Inseln zu machen. Die quantitative Analyse von HRTEM-Bildern stützt sich dabei auf optimierte Abbildungsbedingungen, die in [RGP06, Pre06] beschrieben werden. Dabei kann mit Hilfe der Elastizitätstheorie aus der Abbildung der Periodizität der (0002) Ebenen die Indiumkonzentration auf ein relativ breites Intervall von ∆x ≈ 25% eingegrenzt werden. Die Berücksichtigung lokaler Relaxation ermöglicht die genauere Berechnung von x. Hierzu wurde die neue Methode der Superposition von (0002) und {1¯100} Aufnahmen in 〈11¯20〉 Zonenachse getestet, um gleichzeitig c- und a-Gitterparamter messen zu können. Das sich ergebende Konzentrationsprofil der zwei auf diese Weise ausgewerteten InGaN-Inseln lässt den Schluss zu, dass innerhalb der InGaN-Inseln ein In- Konzentrationsgradient von ca. 14% pro Nanometer herrscht, wobei die Konzentration aufgrund zunehmender Relaxation in Wachstumsrichtung 〈0001〉 zunimmt. I

Inhaltsübersicht 1 Einführendes und Überblick 1 2 Theoretische Grundlagen 2 2.1 Kristallographische Eigenschaften von Galliumnitrid . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.2 Durchstrahlungsmikroskopie mit Elektronen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2.1 Welleneigenschaften von Elektronen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2.2 Beugung in kinematischer Näherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2.3 Blochwellenansatz und Zweistrahlbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.4 Wahl der Abbildungsbedingungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 Elastische Eigenschaften von InGaN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3 Experimentelles Vorgehen 15 3.1 Probenpräparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2 Angaben der Probenhersteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.3 Mikroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4 Auswertung der Hochauflösungsbilder 17 4.1 Digitale Bildanalyse mittels DALI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.1.1 Zur Funktionsweise des Programms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.1.2 Versetzungen und Stapelfehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.2 Bestimmung der Indiumkonzentration mittels Verzerrungsanalyse . . . . . . . . . 19 4.2.1 Verzerrungsanalyse anhand von (0002) Ebenen bei Abbildung in der Zonenachse 〈1¯100〉 und unbekannter Relaxation . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.2 Entwicklung einer Superpositionsmethode für Zweistrahlabbildungen zur Bestimmung des Relaxationsgrades. Systematische Beschreibung. . . . . . 26 4.2.3 Anwendungen und Ergebnisse der Superpositionsmethode . . . . . . . . . 28 5 Diskussion der Ergebnisse. Folgerungen. 31 6 Schlusswort und Ausblick 33 A Auswertungen von PD für (0002) Netzebenen 35 B Weitere Ergebnisse der Superpositionsmethode 36 C Abbildungsnachweis und Programme. 37 Literaturverzeichnis 38 II

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