3 REM-KL Untersuchungen an Halbleitern

REM-KL Untersuchungen an Halbleitern 19
Standardmessungen durchgeführt werden, man kann beliebig zwischen panchromatischer und
spektral aufgelöster Messung umschalten. Durch den Einsatz eines SEV für den spektralen
Bereich von 300nm bis 950nm und eines Ge-Detektors im Bereich von 900nm bis 1700nm
kann eine große Palette von Materialien untersucht werden. Es stehen zwei Gitter für
monochromatische Untersuchungen zur Verfügung (600Linien/mm - IR-Bereich, 1200Linien/mm
- sichtbarer Bereich). Das Eigenbausystem gestattet aufgrund seines einfachen
Aufbaus mit nur einem sphärischen Spiegel zur optischen Abbildung eine hohe Sammlungseffizienz.
Das Licht gelangt direkt zum Detektor oder wird auf den Eingangsspalt eines
Spektrometers abgebildet. Hier findet ein System der Fa. ISA Anwendung, das aus einem
„Triax 190“ Monochromator (Gitter mit 100/600/1200 Linien/mm) und einem CCD-Array
(MTECCD1024x128-5) besteht. Im Bereich von 400nm-950nm können somit komplette
Spektren in sehr kurzer Zeit aufgenommen werden. Dies ermöglicht prinzipiell die
Anwendung der KL Wavelength-Imaging Technik (→ CLWI [chr90]).
4
2
1
e -
CCDcontroller
Monochromator
3 5
Spektrum
8
10
e -
9
7
z
pan- bzw. monochromatisches
KL-Signal
WinDISS
6
Analogverstärker
Lock-In
Verstärker
Photon-
Counter
a) b)
11
Abb. 3.1
REM-KL Messplatz (a, schematisch). Aus der Kathode (1) emittierte Elektronen werden von der
Elektronenoptik (2) auf die Probe (3) fokussiert. Die Probe wird mittels Cryo-System (4) auf Temperaturen
im Bereich von 4,5-300K abgekühlt. Die Lumineszenz wird von einem optischen Detektionssystem
(5), bestehend aus Monochromator und verschiedenen Detektoren, pan- oder monochromatisch
gemessen. Das Bildaufnahmesystem WinDISS (6) steuert die Position des Elektronenstrahls während
der Messung und erfasst die KL-Daten quantitativ. In b) ist die Konstruktion zur in-situ Deformation
dargestellt. Man erkennt das optische Sammelsystem aus shärischem und 45°-Spiegel (7, 8). Oberhalb
der Probe befindet sich eine Indenterspitze (9), die durch vertikale Verschiebung des Probenhalters mit
der Probe (10) in mechanischen Kontakt gebracht werden kann. Die thermische Anbindung an das
Cryo-System erfolgt über einen „Schwalbenschwanz“-Probenhalter (11) der Fa. Oxford Instr./UK.
Aufgrund der geringen Signalintensitäten wurde neben der analogen Signalverstärkertechnik
in den letzten Jahren zunehmend die Lock-in Technik und in jüngster Zeit ebenfalls
das Photon-Counting eingesetzt. Beide Verfahren sind notwendig, um Versetzungskontraste
quantitativ den Bildinformationen entnehmen zu können (siehe Kapitel 7). Sie sind für die
Bestimmung der elektronischen Eigenschaften von Versetzungen unverzichtbar.
Eine entscheidende Neuentwicklung im Rahmen dieser Arbeit ist die Einführung der
dynamischen REM-KL. Mit Hilfe eines neuen Bildaufnahmesystems (WinDISS, Fa. Point