Dissertation_M_Fischer.pdf - OPUS - Universität Augsburg

5.2.2 Röntgentexturuntersuchungen zum heteroepitaktischen Wachstum
(001)-orientierter Diamantschichten auf Ir/YSZ/Si(001) 61
• kleine Spannungen, homogen
• Die Formel beeinhaltet keine Eigenschaften der Schicht und keine Spannungsverteilung in der
Schicht
Die Stoneyformel lässt sich nur für dünne Schichten anwenden. Als Beispiel errechnet sich für
eine Diamantschicht mit 20 µm Dicke und biaxialen Druckspannungen von −2 GPa auf einem
Siliziumsubstrat mit 3 mm Dicke ein Biegeradius von 8 m.
Für die Messung der Verbiegung eines Substrat-Schichtverbundes gibt es eine Vielzahl von technischen
Möglichkeiten. Sie reichen von mechanischem Abtasten mit einem Profilometer über optische
Messung des gesamten Oberflächenprofils bis hin zu optischen und kapazitiven in-situ Messmethoden.
Bei den vorliegenden Diamantschichten sind diese Methoden durchweg mit einem zu großen
Fehler behaftet, da bei den oft dicken Filmen eine Dickenvariation direkt in den Fehler des Biegeradius
eingeht. Die Messung der Netzebenennormalen für epitaktische Schichten oder für das Substrat
ist völlig unempfindlich gegen diese Art von Fehler und kann mit Hilfe des Hochauflösungsdiffraktometers
nicht zuletzt wegen der Parallelstrahlgeometrie sehr präzise und einfach durchgeführt werden
(siehe Kap. 3.1.4).
Abbildung 5.20 300 µm Diamant auf Ir/YSZ/Si(001)-4 ◦ -off-axis-Substrat: a) ω-Scans des Dia (004)-
Reflexes an unterschiedlichen lateralen Positionen auf der Probe. b) Verschiebung der Rockingkurve mit der
Position
Abbildung 5.20 zeigt Rockingkurven einer verbogenen Diamantschicht (ca. 300 µm), die in lateralen
Abständen von 1 mm auf der Probe gemessen wurden. Deutlich zu sehen ist, dass sich die
Maxima der Rockingkurven zu größeren ω-Werten hin verschieben. Aus dieser Verschiebung und
der lateralen Position lässt sich dω/dx bestimmen, woraus sich wiederum ein Biegeradius von 1.1 m
berechnen lässt.
Sobald bei einem Substrat eine merkliche Verbiegung einsetzt, ändert sich auch der Spannungszustand
in der Schicht. Im Folgenden wird nun an dünnen Schichten (