Streuung von Röntgenstrahlen an selbstorganisierten Halbleiter ...

74 6 SiGe/Si Inselstrukturen
Abreicherung kommt, die möglicherweise zu einem verzögernden Einsetzen der Bildung von
Misfitversetzungen beiträgt [WHC97]. Darüber hinaus existieren dazu widersprüchliche Belege,
die für freistehende mittels chemischer Gasphasenepitaxie gewachsene Germanium Inseln auf
Si(001) Interdiffusion ausschließen [MLH99], wenngleich in dieser Arbeit von der sehr groben
Näherung, das reale kontinuierlich verlaufende Deformationsfeld durch eine diskrete funktionale
Abhängigkeit zu ersetzen, Gebrauch gemacht wurde. Wie mehrere Arbeiten auf Grundlage
unterschiedlicher Verfahren übereinstimmend aufzeigen, ist Interdiffusion ein wichtiger Kanal zum
Abbau von Deformationsenergie. Für vergleichbare mit Silizium überwachsene Ge-Inseln wurde
mittels TEM eine starke Si-Interdiffusion in die Ge-Dots hinein beobachtet. Die vergrabenen
Inseln besitzen nur noch einen mittleren Ge-Gehalt von 50% [PSB00], wobei die Diffusion
extrem von der Wachstumstemperatur abhängt [CDE01]. Mit Röntgen-Energie-Verlust-
Spektroskopie konnte ebenfalls eine Si-Interdiffusion in Ge-Dots bestätigt werden [BCD00].
Auch in der Gruppe der III-V Verbindungshalbleiter kommt es beim Überwachsen zu starker
Interdiffusion. Mittels Querschnitts STM wurde das Kompositionsprofil in vergrabenen
pyramidenförmigen In 0.5Ga 0.5As Inselstrukturen untersucht. Die Quantenpunkte bestehen aus
Pyramidenstümpfen, mit In-reichem Kern [LTB00], der die Form eines nach unten spitz
zulaufenden Dreiecks im Querschnitt hat.
Steinfort et.al.[SSE96] fanden mittels STM und Röntgenbeugungsexperimenten an Ge Hut
Clusters auf einem Si(001) Substrat in Verbindung mit kinematischer Beugungssimulationen, dass
die Ge Inseln am Interface Substrat-Insel nahezu vollständig verspannt sein müssen, während am
Apex lateral etwa der Gitterparameter von reinem Ge realisiert ist. Innerhalb eines Modells, das u.a.
die Verspannungen im Substrat selbst, die Verbiegungen der Netzebenen innerhalb der Inseln und
den Einfluß von Rekonstruktion vernachlässigt, fanden sie eine quadratische Abhängigkeit der
Gitterkonstanten als Funktion der Inselhöhe. Daneben gibt es einen Beleg für einen über die ganze
Inselhöhe kontinuierlich verlaufenden linearen Deformationsgradienten in freistehenden
dreizähligen Germanium-Inseln auf Bor-terminiertem Si(111) [KRM00]. Wie mittels FEM Simu-
lationen in Kap. 6.2.2 demonstriert wird, spürt die ε xx-Komponente des Deformationstensors
kleine Änderungen des Konzentrationsprofils kaum, so dass man aus dem Verlauf des Defor-
mationsprofils ε xx(r) allein noch nicht auf einen bestimmten Verlauf des Konzentrationsprofils
schließen kann.
Über den gesicherten Nachweis von Interdiffusion und dem Vorhandensein eines Deformationsprofiles
hinaus, stellt sich die Frage nach der konkreten Zusammensetzung. Mit Hilfe energiedispersiver
Röntgenanalyse an einem speziell dafür ausgerüsteten Raster-Transmissions-Elektronenmikroskop
bestimmte Füller [FKZ99] den Konzentrationsverlauf in SiGe Inseln mit nominellen
Ge-Gehalten zwischen 25 % und 80% auf Si(001) und Si(111) Substraten. Dabei konnte ein von
Null auf 40% Germanium nahezu linear ansteigender Ge-Gradient im unteren Drittel der Insel
nachgewiesen werden, während die Konzentration in den übrigen 2/3 der Insel nur von 40% auf
45% steigt. Dies deckt sich in Hinblick auf das Vorhandensein eines diskreten Konzentrationssprunges
mit Ergebnissen an freistehenden SiGe Inseln auf Si(001) [WSH00].
Daneben werden auch lineare Konzentrationsverläufe in SiGe Inseln in der Literatur diskutiert
[SDH01].