Streuung von Röntgenstrahlen an selbstorganisierten Halbleiter ...

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52 4 Experimentelles ändern von β und γ im Verhältnis 1:2 abtasten. In gewisser Weise komplementär dazu ordnet sich der angulare Scan ein, wobei nur die Richtung des Beugungsvektors, nicht jedoch dessen Länge geändert wird. Der Aufpunkt von Q beschreibt bei Veränderung von β dann einen Kreisbogen um den reziproken Ursprung. Bei der Berechnung des Auflösungselementes werden die gleichen Annahmen in Bezug auf Detektordistanz, inhärente Auflösung des Detektors und Quelldivergenzen, wie schon zuvor für HRXRD und GISAXS gemacht. Aus (4-6) folgt in GID Geometrie: ⎛ sin β ∆β + sinγ ∆γ ⎞ ⎜ ⎟ ∆Q GID = K⎜ cos β ∆β + cosγ ∆γ ⎟ (4-11) ⎜ ⎟ ⎝ ∆α i + ∆α f ⎠ Da in allen GID Messungen ein Si(111)-Analysatorkristall die gestreute Strahlung senkrecht zum PSD analysierte, verringert sich die Akzeptanz ∆γ auf etwa 0.04 mrad. Für die z-Komponente ist neben ∆α f , das durch die Auflösung des PSD mit etwa 1.3×10 -4 rad gegeben ist, ∆α i entscheidend. Da die Steigerung von Auflösung durch Verkleinern von eintritts- und austrittsseitig angebrachten Blenden erreicht wird, stellt die erreichte Größenordnung immer einen Kompromiß zu Lasten der Intensität dar. Mit ∆α i ≈ 36 µrad ergibt sich ein Auflösungselement in der Nähe des 220 Gitterpunktes: ∆Q 220 ⎛8. 8× 10 ⎜ = ⎜ 2. 1× 10 ⎜ ⎝6. 6× 10 −5 −4 −4 ⎞ ⎟ ⎟Å ⎟ ⎠ −1 (4-12) Im gewählten Bezugssystem entspricht die x- der angularen- und die y- der radialen Richtung. Diese Auflösung ermöglicht das Detektieren von Korrelationspeaks, die einen Abstand von 1.4×10 -3 Å -1 in beiden Richtungen vom Substratreflex haben, siehe beispielsweise Abb. 6-33A. Mit einem Aufbau ohne Analysatorkristall wäre dies nicht möglich. 4.2 Positionsempfindlicher Detektor Der verwendete positionsempfindliche Detektor (PSD) (Fa. BRAUN) besteht in seinem Inneren aus einem etwa 50 mm langen Pt-beschichteten Zähldraht. Dieser liegt auf einem Potential von etwa 3000 V in Bezug auf die Wandung und wird während des Betriebes ständig mit einem Argon- Methan Gemisch gespült. Durch ein etwa 50 mm langes und 10 mm breites Be-Fenster gelangen die Röntgenquanten ins Innere und ionisieren die Ar-Atome, für Cu-Kα Strahlung mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 50 %. Mittels eines TACs (time to amplitude converter) kann aus der Laufzeitdifferenz der Elektronen auf die Position des Röntgenquants geschlossen werden. Bei einer aktiven Länge des Drahtes von etwa 45 mm und 2048 Kanälen ergibt sich eine nominelle Auflösung von etwa 20 µm, der praktisch erreichbare Wert liegt etwa um den Faktor 4 bis 5 höher. Der Hauptvorteil des PSD liegt klar auf der Hand: im Gegensatz zu einem 0-dimensional auflösenden Detektor, erfaßt der PSD die Intensitätsverteilung 1-dimensional ortsaufgelöst mit
4.2 Positionsempfindlicher Detektor 53 einem Mal, wodurch das Vermessen 2- und 3-dimensionaler Intensitätsverteilungen im reziproken Raum in angemessenen Zeiten möglich wird. Ein großer Nachteil dieses Detektortyps besteht in seinem vergleichsweise geringen Dynamikbereich von etwa 10 4 . Integrale Intensitäten von 10 4 Ereignisse/s führen bereits zu einem deutlichen Übersprechen der einzelnen Kanäle. Darunter versteht man die Vortäuschung einer erhöhten Zählrate über einen weiten Kanalbereich für den Fall, dass eine vergleichsweise hohe Intensität auf einige wenige Kanäle beschränkt ist. Dieser Effekt verstärkt sich mit Zunahme der Intensität und führt zu einer schlechteren Auflösung entlang des PSD Drahtes. In Abb. 4-6 ist am Beispiel drei verschieden intensiver Primärintensitäten eine deutliche Verbreiterung der Flanken mit zunehmender Intensität zu erkennen. 1000 cps stellen die obere Grenze für die auf einen Kanal auftretende Intensität dar. Der Effekt des Übersprechens läßt sich nur minimieren, indem die auftreffende Intensität verringert wird, was dann auf Kosten sehr intensitätsschwacher Details geht. Um den Dynamikbereich einer Messung dennoch zu erhöhen, werden entweder Absorber verschiedener Stärke eingesetzt, oder, wenn die Bereiche hoher Intensität für die Messung unerheblich sind, blendet man durch einen entsprechend vor dem PSD positionierten Bleidraht hoher Absorption diese Bereiche aus. A Abb. 4-6: Auf 1 normierte ortsaufgelöste Intensität gemessen mit einem PSD der Fa. BRAUN für verschiedene integrierte Primärintensitäten. Für hohe Intensitäten (B und C) zeigt das Spektrum starke Ausläufer zu beiden Seiten des Maximums, in denen intensitätsschwache Details nicht mehr zu registrieren wären. C B
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9 Literaturverzeichnis [ACM95] M.Al
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Vol. 126 Springer Tracts in Modern
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Ann. der Phys. [5] 18, 625 (1933) [
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[MLH99] P.D.Miller,C-P.Liu, W.L.Hen
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[Sro89] D.J.Srolovitz On the stabil
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Publikationen in referierten Zeitsc
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Danksagung Das Anfertigen einer exp
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