pdf, 4.2 Mb - Walther Meißner Institut - Bayerische Akademie der ...

3 Probenherstellung3.3.1 VorbereitungDas wie in Abschnitt 3.2 auf der vorherigen Seite dargestellt vorbehandelte Substratwird mit Leitsilber auf einen Probenträger aus Kanthal, einer hitzebeständigenLegierung aus Eisen, Chrom und Aluminium, geklebt, der zuvor durch Abschleifen,ein anschließendes Ultraschallbad in Aceton CH 3CO CH 3und mit 2-Propanolgereinigt wurde. Auf den mit Leitsilber bestrichenen Träger wird das Substrat aufgebrachtund an zwei diagonal gegenüber liegenden Ecken mit einer Kunststoffpinzetteangedrückt, um Lufteinschlüsse zu vermeiden, die bei Erhitzung zum Ablösen oder Absprengendes Substrats führen können. Die Kunststoffpinzette wird verwendet, um dieSubstrat-Oberfläche nicht unnötig zu beschädigen. Der Träger mit dem aufgeklebtenSubstrat wird auf einer Heizplatte fünf bis zehn Sekunden bei 80 ℃, dann nochmal solange bei 100 ℃ geheizt. Einerseits verfestigt sich das Leitsilber dadurch schneller alsbei Raumtemperatur, so dass durch die kürzere Expositionszeit, in der das Substratder nicht staubfreien Umgebung ausgesetzt ist, die Gefahr der Substratverunreinigungverringert wird, andererseits können so schon vor dem Einschleusen Lufteinschlüssezwischen Substrat und Träger festgestellt werden.3.3.2 Aufbau der PLD-AnlageDie PLD-Anlage ist in eine multifunktionelle UHV-Anlage (UHV – U ltra-H och-V akuum) eingegliedert. Ultrahochvakuum bedeutet, dass sich damit Drücke unterhalbvon 10 −5 Pa = 10 −7 mbar realisieren lassen. Die freie Weglänge für Gasteilchen lägeunter Vernachlässigung der Ausdehnung der Apparatur dadurch im Bereich vonKilometern. [20] Die UHV-Anlage ist in mehrere durch Plattenventile voneinander getrennteund separat abpumpbare Kammern unterteilt: Mit dem in der Transferkammerbefindlichen, ferngesteuerten Manipulator lassen sich alle angeschlossenen Kammernerreichen; auf diese Weise werden die Proben zwischen den Kammern bewegt, außerdemlassen sich bis zu vier Proben in der Transferkammer zwischenlagern. Über die„Loadlock“ genannte Schleusenkammer werden Proben in die UHV-Anlage eingebracht.Da das Volumen der Schleusenkammer geringer ist als das der anderen Kammern,lässt sie sich schneller abpumpen, wodurch die Zeitdauer zwischen dem Einschleusenund dem Beginn des Versuchs kürzer ist als sie es beim direkten Einbringen der Probein die jeweilige Kammer wäre. An der Transferkammer sind außerdem eine Kammerzur Elektronenstrahl-Verdampfung, eine Kammer mit einem Kraftmikroskop, eineKammer zur Katodenzerstäubung und die PLD-Prozesskammer angeschlossen.Kernstück der PLD-Anlage ist der KrF-Excimer-Laser (Laser – Light amplificationby stimulated emission of radiation). Ein Excimer (Excited dimer) bezeichnet einenkurzlebigen Molekülkomplex, der aus der Anlagerung eines angeregten Moleküls an einnicht angeregtes Molekül besteht. Dieser Komplex dient beim Energieübertragungsprozessals Zwischenstufe. Da die hier zusammentretenden Moleküle wie bei allenExcimer-Lasern voneinander verschieden sind, spricht man auch von einem Exciplex(Excited complex). Für Laser-Anwendungen nutzt man Exciplexe aus einem Edelgaswie Argon, Xenon oder Krypton und einem Halogen wie Chlor oder Fluor. In ihrem28