Streuung von Röntgenstrahlen an selbstorganisierten Halbleiter ...

6 SiGe/Si Inselstrukturen
Um die Entstehung von mesoskopischen Inseln besser verstehen zu können, bedarf es zusätzlich
zu direktabbildenden Verfahren wie Rasterkraftmikroskopie und Atomkraftmikroskopie, die Aussagen
zur äußeren Morphologie machen können, (das betrifft sowohl die Form von einzelnen
Objekten als auch die Charakterisierung von Ordnungsphänomenen) Methoden, die sich sensitiv
auf die Eigenschaften im Inneren der Objekte zeigen. Zu ihnen gehören u.a. die Raman-Streuung
und die Photolumineszenz, die beide jedoch nur Mittelwerte für Größen wie Komposition und
Deformation liefern. Einen ortsaufgelösten Zugang bietet die Elektronenmikroskopie in
Transmission (TEM). Mit ihrer hohen Auflösung im direkten Raum erlaubt sie eine detaillierte
Analyse, jedoch immer beschränkt auf eine kleine Anzahl von Objekten. Einen anderen Weg geht
man mit der Streuung mit Röntgenstrahlen. Die Auflösung wird hier nicht mehr direkt sondern
indirekt durch eine hohe Winkelgenauigkeit bei der Messung im reziproken Raum realisiert.
Da man bei der Untersuchung mit Röntgenstrahlung je nach Kohärenzlänge der Strahlung über ein
sehr großes Ensemble von Inseln mittelt, eignen sich, will man Aussagen zu einzelnen Objekten
machen, nur Probensysteme, bei denen eine entsprechend hohe Homogenität gewährleistet werden
kann. Stranski-Krastanow Inseln mit einer erreichbaren Größendispersion kleiner als 10%
[MHB94] erweisen sich als ausgezeichneter Kandidat für diese Aufgabe. Im System Si 1-xGe x auf
Silizium lassen sich insbesondere in dem Konzentrationsfenster zwischen 25% und 40%
Germanium Inselensemble hoher Perfektion herstellen. Die mit wachsendem x verbundene
Verkleinerung der Inseln [DSW98] geht jedoch oft mit der Ausbildung großer plastisch relaxierter
Inseln einher, die die Applikation der vorgestellten Methode (aufgrund der starken diffusen
Streuung an den Fehlanpassungsversetzungen) für Konzentrationen jenseits 40% Ge vereiteln.
Deshalb wurden aus einer Probenreihe zwei mit nominellen Ge-Gehalten von 25 % und 30 %
ausgewählt, um an diesen Möglichkeiten und Grenzen numerischer Streurechnungen in
kinematischer Näherung zu demonstrieren.
Das vorliegende Kapitel ist wie folgt gegliedert: zunächst wird in Kap. 6.1 mit Hilfe der direkten
Verfahren SEM und AFM die Inselform bestimmt. Die so gewonnenen Resultate werden darüber
hinaus genutzt, um die gemessenen Intensitätsverteilungen in GISAXS Geometrie mit kinematischen
Simulationen zu vergleichen. Im dem sich anschließenden Kap. 6.2 wird der Einfluß
verschiedener Ge-Kompositionen im Inselinneren auf das Streubild diskutiert und mit experimentellen
Ergebnissen der hochaufgelösten Weitwinkelbeugung verglichen. Dabei wird bereits
deutlich werden, dass sowohl GISAXS- als auch das Beugungssignal Informationen über eine
Einzelinsel hinaus enthalten. Die periodische Anordnung der Inseln führt in beiden Fällen zu
zusätzlichen Beiträgen in der diffusen Intensität, die eingehend in Kap. 6.3 diskutiert werden. Es
wird ein Weg vorgeschlagen, die Insel-Insel-Korrelation in den Simulationen zu berücksichtigen.
Die kinematische Näherung versagt, sobald Ein- und/oder Austrittswinkel in die Nähe des
kritischen Winkels der Totalreflexion gelangen. Kap. 6.4 zeigt diese Grenzen auf, die in einer semikinematischen
oder dynamischen Herangehensweise zu überwinden sind. Hier bietet sich ein sehr
interessanter Zugang zum Deformationsfeld in den inselnahen Bereichen der Benetzungsschicht.