Diplomarbeit - Institut für Halbleiter

5.6. FEHLER IM KRISTALLGITTER 89
und 5.15D zeigen solche Transmissionsbilder, in denen jene Bereiche, die den ausgewählten
Beugungsspot hervorgerufen haben, hell aufleuchten. Diese Technik kann verwendet werden,
um in Proben die aus unterschiedlich orientierten kleinen Kristallen (Nanokristallen) beste-
hen, jene sichtbar zu machen, die eine bestimmte Orientierung haben.
Würde man eine große Objektivblende zentral um den (000)-Reflex platzieren, so könnten
die einzelnen Kristalle nicht voneinander unterschieden werden. Der Kontrastunterschied zwi-
schen ihnen wäre zu schwach. Abbildung 5.15A zeigt ein Transmissionsbild, welches entsteht,
wenn der zentrale Reflex und die umliegenden Beugungspunkte miteinbezogen werden. Die
Unterscheidung zwischen den einzelnen Bereichen mit unterschiedlicher kristalliner Orientie-
rung ist nicht möglich. Verwendet man jedoch die oben beschriebene Methode (kleine Objek-
tivblende um einzelne Beugungspunkte), so können die Kristalle besser voneinander getrennt
sichtbar gemacht werden. Dies kann auch dazu genutzt werden, um die Größenverteilung
dieser Kristallbereiche zu bestimmen.
5.6 Fehler im Kristallgitter
Für Halbleiterbauelemente ist die Defektfreiheit des Materials, aus dem sie hergestellt wer-
den, von großer Bedeutung. Einen 100%ig defektfreien Kristall gibt es jedoch nicht. So ist es
von Interesse herauszufinden, welcher Art diese Defekte sind, in welcher Richtung sie sich aus-
breiten, wie groß die betroffenen Stellen sind und in welcher Häufigkeit (Defektdichte) diese
Kristalldefekte auftreten. Prinzipiell versteht man unter Kristalldefekten jede Art von Unre-
gelmäßigkeit in einem sonst periodisch geordneten Kristall, wie z.B. eine Unregelmäßigkeit in
der Abfolge der Kristallebenen. Versetzungen können entstehen, wenn Verunreinigungen das
Kristallwachstum stören oder Materialien mit unterschiedlicher Gitterkonstante aufeinander
abgeschieden werden.
Der einfachste Typ einer Versetzung, die Stufenversetzung lässt sich als ein reguläres
Kristallgitter auffassen, in das eine unvollständige Gitterebene eingeschoben wurde, die in
einer Versetzunglinie endet (wie eine Stück Papier, das man teilweise von der Seite in einen
Stapel Papier schiebt) In der Umgebung der Versetzungslinie ist der Kristall stark deformiert.
Eine Versetzung kann durch den sogenannten Burgers-Vektor beschrieben werden. Er gibt an,
wie Nachbaratome verschoben werden müssen, um die Störung rückgängig zu machen [28].
Das TEM bietet aufgrund seiner Funktionsweise ein gutes Mittel zur Analyse von Kris-
talldefekten. Unregelmäßigkeiten im Kristallgitter haben natürlich einen Einfluss auf das
Beugungsverhalten der Elektronen und somit auf das Beugungsbild. Wie im Kapitel 2.4 be-