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

4 Messungenfür die man eine Dicke von einigen Ångström erwartet. Obwohl die Geschwindigkeit derElektronen dabei immerhin 24 Prozent der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt,ergibt sich bei klassischer Rechnung für die Wellenlänge λ eine Abweichung von lediglich0,73 % gegenüber der relativistischen. Die hohe kinetische Energie der Elektronen beimRHEED ist keine Voraussetzung für eine ausreichende Auflösung, da man auch miteiner Beschleunigungsspannung U a ≈ 0,6 kV eine Wellenlänge λ ≈ 0,5 Å erhält, wasfür eine Beobachtung der Oberfläche genügt, nicht jedoch für einen hinreichend langenund hinreichend ungestörten Weg durch die Atmosphäre der Prozesskammer. [24]Die vom ca. 100 µm bis 300 µm durchmessenden Elektronenstrahl bestrahlte Flächeist je nach Strahldicke und Einfallswinkel etwa 0,2 mm × 5 mm groß. Gegenüberkonventionellen RHEED-Systemen weist das hier verwendete eine wichtige Modifikationauf: Beim PLD-Prozess können so große Drücke der Hintergrundatmosphäre verwendetwerden, dass die freie Weglänge der Elektronen nicht ausreichen würde, um für eingenügend deutliches RHEED-Bild zu sorgen. Um also den Weg der Elektronen durchdie Atmosphäre zu verkürzen, verfügt die Elektronenkanone über einen ca. 30 cmlangen Fortsatz, der aus zwei koaxialen Bereichen besteht. Der äußere Bereich wirdvon derselben Turbopumpe evakuiert wie die Prozesskammer, der innere Bereich voneiner separaten Turbopumpe. [24] Durch dieses differenzielle Pumpsystem ist diemittlere freie Weglänge so weit erhöht, dass bei allen verwendeten Drücken der Einsatzvon RHEED sinnvoll ist. Der Fluoreszenz-Schirm wird mit einer 12-bit-CCD-Kamera(CCD – C harge-C oupled Device) mit dem Namen MX 12P von Adimec beobachtet,die an einen Computer angeschlossen ist. Dort können die Bilder unter Verwendung derSoftware kSA 400 von k-Space Associates, Inc., analysiert werden. Die Intensitätsauflösungbeim Digitalisieren erhöht sich bei Aufnahme der Bilder in Falschfarben, dadann die sonst für die Farbdarstellung der Pixel verwendeten Bits für die Speicherungder Intensitätsinformation zur Verfügung stehen.4.1.2 Auswertung der RHEED-MessungDie RHEED-Reflexe liegen auf den Laue-Kreisen, wobei der direkt gebeugte Elektronenstrahl(0, 0) auf dem 0. Laue-Kreis liegt. Das Bild dieses direkt gebeugten Strahlsist im Allgemeinen am besten für die Auswertung geeignet, jedoch werden meistensauch die benachbarten Reflexe beobachtet. Daher wird die Lage des Substrats soeingestellt, dass sich ein Bild wie in Abbildung 4.1 auf der nächsten Seite ergibt:Der (0, 0)-Reflex liegt mittig, die benachbarten Reflexe (0, ¯1) und (0, 1) sind deutlicherkennbar und liegen auf einer Höhe. Der Kontrast wurde für die Anschaulichkeitbei allen Aufnahmen gleichermaßen verstärkt, die Helligkeiten durch Verstellen derKamerablende reguliert. In Abbildung 4.1 (a) sind der 0. Laue-Kreis markiert unddie Kikuchi-Linien, die den (0, 0)-Reflex rautenförmig umrahmen. Sie entstehen durchinelastische Streuung der Elektronen. [24]Wie bei optischer Beugung ist die Elektronenbeugung umso diffuser, je rauer dieOberfläche ist. Wächst der Film lageweise, so ist die Oberfläche dann am glattesten,wenn eine Lage gerade abgeschlossen ist. Danach wird die Oberfläche wieder rauerund die RHEED-Reflexe verlieren an Intensität, bis die Oberfläche wieder beginnt,36