Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005

MethodenM7: Elektronenbeugung an Oberflächen (LEED)M7: Elektronenbeugung anOberflächen (LEED)Viele moderne Nanotechnologien beruhen aufden Eigenschaften von atomar geordneten Substratenund Schichten. Solche dünnen geordnetenSchichten (im Bereich von 1 nm) könnennicht mit Röntgenbeugung, aber mittels Beugungniederenergetischer Elektronen untersucht werden.Der Grund für die Oberflächenempfindlichkeitist die starke Wechselwirkung der Elektronenmit den Festkörperatomen. Bei dieser Methodewird ein Elektronenstrahl mit Energien von etwa20 eV–200 eV im Vakuum auf die Oberfläche geschossenund die rückgebeugten (elastisch reflektierten)Elektronen werden auf einem Leuchtschirmsichtbar gemacht. Damit nur die elastischreflektierten Elektronen auf den Leuchtschirmgelangen können, werden durch ein geeignetesGegenfeld alle unelastisch gestreuten Elektronenabgeblockt (Abb. 1). Die ohne Energieverlust durchdas Gegenfeldgitter hindurchgetretenen Elektronenwerden dann auf den Leuchtschirm beschleunigt,wo sie Lichtreflexe erzeugen. Aus dem Beugungsmuster,welches das reziproke Gitter des reellenGitters darstellt, kann man auf die Anordnung derAtome oder Moleküle auf der Oberfläche, bzw. inder dünnen Schicht schließen. Solche Untersuchungenwerden meist unter Ultrahochvakuumbedingungendurchgeführt (10 -10 mbar), da schongeringste Adsorption aus dem Restgas die Oberflächeverändern kann. Die Informationen, die manmit der niederenergetischen Elektronenbeugung(Low Energy Electron Diffraction, LEED) erhält, sindfür viele Anwendungen von Bedeutung, z.B. fürdas geordnete Aufwachsen von Schichten in derHalbleitertechnologie (Si, GaAs-Epitaxie), für dieUmordnung von Oberflächenatomen (Silizium-Rekonstruktion),für die Selbstordnung von großenorganischen Molekülen (Self-assembling) oder fürdie gezielte Strukturierung von Oberflächen im Nanometermaßstab(Nanopatterning).Adolf WinklerTechnische Universität GrazInstitut für FestkörperphysikAbbildung 1: Schema einer LEED-Optik.16Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005