View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

8 Ergebnisse und Diskussion 73
Variation der Feldamplituden ein inhomogenes Aufschmelzen normal zur Filmoberfläche. Die
Kristallisation geht von den Maxima der Feldamplituden aus und limitiert die Komgrößen auf
den Abstand zweier Minima. Ab einer Energiedichte, welche ein vollständiges Aufschmelzen
der Filme verursacht, kann keine wesentliche Vergrößerung der Kristallite mehr eintreten.
Für hohe Energien ist sogar eine Verbreiterung der TO-Mode im Fall der 415 nm-Serie
wahrscheinlich. Besonders deutlich zu beobachten ist diese Verbreiterung bei hohen Energien
auch in Abb.8.21 in Kap. 8.1.2.2. Ein Erklärungsansatz könnte eine Verringerung der
Kristallitgröße sein. Das Auftreten eines Maximums der Komgröße in einem bestimmten
Energiebereich wurde bereits bei der Laserkristallisierung durch Excimer-Laser im nahen UV
beobachtet [71, 72]. Ein Absinken der Kristallitgröße mit zunehmender Laserenergie
korrespondierte mit einem starken Anstieg der Aufschmelzdauer [71]. Ein qualitativer Anstieg
der Aufschmelzdauer konnte auch hier durch die Oberflächenreflexionsmessungen in
Abb. 8.17 bestätigt werden. Eine Erklärung für eine Entstehung kleinerer Kristallite ist die
vollständige Zerstörung aller Nukleationskeime durch ein langes Aufschmelzen. Es bilden
sich keine Wachstumsfronten aus, sondern die Schmelze wird zunächst unterkühlt, bis eine
homogene Nukleation einsetzt [73]. Dieses Verhalten von Unterkühlung und anschließender
Kristallisation wurde auch bei vollständigem Aufschmelzen von ursprünglich einkristallinen
Siliziumschichten auf Si0 2 beobachtet [74, 75]. Einen weiteren Erklärungsansatz stellt das
Aufrauhen der Substrate dar, welches bei hohen Laserenergien auftreten kann [76]. Dies
könnte eine Erhöhung der Nukleationsdichte an der Substratgrenzfläche verursachen und
somit zu kleineren Kristalliten führen.
Da die Linienbreiten der 466 nm-Serie am kleinsten sind, scheinen die Kristallite dieser Serie
etwas größer zu sein als diejenigen in den 415 nm dicken Schichten. Die schmalsten
Linienbreiten, die bei 250 nm dicken Schichten erzielt wurden (vgl. Abb.8.21 in
Kap. 8.1.2.2), liegen wiederum über denen der 415 nm-Serie. Möglicherweise wird die
maximale durchschnittliche Komgröße innerhalb einer Energieserie durch die Schichtdicke
limitiert, da die Anzahl der Freiheitsgrade beim Kristallitwachstum durch eine Grenzfläche
verringert wird. Eine weitere Erklärung könnte eine bevorzugte Nukleation an der
Substratgrenzfläche oder der Schichtoberfläche sein. Bei einer dünneren Schicht steigt das
Verhältnis von Oberfläche und Volumen, so daß mehr Nuklei pro Volumen und damit
kleinere Kristallite entstehen. Eine Schichtdickenabhängigkeit der Komgrößen wurde
ebenfalls bei der Kristallisierung durch Excimer-Laser beobachtet [72].
Die Linienposition steigt übergreifend für die 415 und die 466 nm-Serie mit der Laserenergie
an (s. Abb. 8.7). Dies bedeutet einen Rückgang der Dehnungsspannung in den Schichten mit
zunehmender Laserenergie. Eine Quantifizierung wurde aus den oben genannten Gründen
nicht durchgeführt. In den XRD-Diffraktogrammen wurde ebenfalls eine Peakverschiebung