Streuung von Röntgenstrahlen an selbstorganisierten Halbleiter ...

18 2 Epitaktisches Wachstum
Bi-Schmelze
Si
Ge (gelöst)
Kohlenstoff-
Schmelztiegel
Bi+Si+Ge
Si-Substrat
A
SiGe-
Schicht
Abb. 2-5: Slide-Boat-Technik (A) Sättigungsphase der Schmelze. In Teilschritt (B)
wird die mit Silizium und Germanium gesättigte Lösung über dem Substratmaterial
abgekühlt, wobei es zur Abscheidung der Komponenten kommt.
Unter Wasserstoffatmosphäre wiegt man in einem ersten Schritt im Lösungsmittel eine bestimmte
Ge-Menge ein. Anschließend wird die Lösung über einem Siliziumvorrat mit Silizium gesättigt.
Etwa 30 minütiges Erhitzen des Substrates auf ca. 930°C führt in-situ zur Desorption des Siliziumoxids.
Nach vollständiger Sättigung (A) der Schmelze mit Silizium wird diese auf die Züchtungstemperatur
von etwa 600°C abgekühlt und für mehrere Stunden homogenisiert, um einen
möglichst gleichgewichtsnahen Zustand zu erreichen. Gewöhnlich liegt die Züchtungstemperatur
Null bis 2 Kelvin unter der Sättigungstemperatur. Durch horizontales Verschieben des Tiegels
positioniert man die Schmelze direkt über dem zu bewachsenden Substratmaterial (B). Nach
Durchlaufen eines vorgegebenen Temperaturintervalles wird die Schmelze von der Probe entfernt
und auf Raumtemperatur abgekühlt.
2.4 Phänomenologische Aspekte des Stranski-Krastanow Modus
2.4.1 Übergang Oberflächenverwellung zu Inseln
Die Entstehung einer dreidimensionalen Oberflächenstrukturierung wird getrieben durch den
Versuch, die bei der Heteroepitaxie entstehenden Spannungen möglichst effektiv abzubauen. Das
kann elastisch entweder durch eine Verwellung der Oberfläche (Rippling) oder durch die Bildung
dreidimensionaler Inselstrukturen erfolgen. Dabei spielt das Vorzeichen der Verspannung eine
entscheidende Rolle. Nur unter Druckspannung stehende Schichten neigen zu Rippling mit anschließender
Inselbildung, wie am Beispiel Si 0.5Ge 0.5/Si(001) und Si 0.5Ge 0.5/Ge(001) demonstriert
wurde, während Schichten unter Zugspannung zu einer Glättung der Oberfläche tendieren
[XGR94].
B