Diplomarbeit - Institut für Halbleiter

84 KAPITEL 5. CHARAKTERISIERUNG VON NANOSTRUKTUREN
auf der Probe. Bei genauerer Betrachtung finden sich jene Stellen die im Bild A so deutlich
hell hervorgehoben sind auch in Bild C - nur viel schwächer. Aus Bildern wie Abb. 5.11A
kann auch die Menge an Kohlenstoff abgeschätzt werden, die sich im Bildbereich befindet.
5.3 Silizium - Germanium Heterostruktur
5.3.1 Probenaufbau
Von Heterostruktur spricht man, wenn eine Probe aus einer wiederholten Schichtabfolge
besteht. Im konkreten Fall handelt es sich um eine Abfolge von einer Schicht Silizium, die
von einer dünnen Schicht Germanium überdeckt wurde. Diese Abfolge Si-Ge wurde mehrmals
wiederholt. Die Probe wurde mittels Molekularstrahlepitaxie (engl.: molecular beam epitaxy,
MBE) hergestellt. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem abwechselnd Si und Ge
im Hochvakuum verdampft wurde und sich so auf der Probe niederschlugen. (bzgl. MBE
siehe [1])
5.3.2 Massekontrast
Silizium und Germanium kristallisieren beide in der Diamantstruktur, unterscheiden sich
jedoch in ihrer Ordnungzahl: ZSi = 14 bzw. ZGe = 32 und ihrer relativen Atommasse:
mSi = 28, 09 u und mGe = 72.59 u [25] (1 u = 1
12 der Masse eines C12-Kohlenstoffatoms). In
Kapitel 2.3.3 Gleichung 2.10 wurde gezeigt, dass der differentielle Wirkungsquerschnitt d.h.
die Wahrscheinlichkeit eines Streuprozesses von der Ordnungszahl abhängt. Kapitel 2.3.4
Gleichung 2.11 zeigte, dass auch die Intensität einer an einem Atom gestreuten Elektro-
nenwelle von der Ordnungszahl abhängt. Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass
schwere Atome Elektronen mehr streuen als leichte. Dies zeigt sich vor allem im Transmis-
sionsbild, wo Bereiche schwerer Elemente dunkler erscheinen als Bereiche leichter Elemente
(im BF-Mode). Aufgrund des Atommassenunterschieds erscheinen im Transmissionsbild die
Ge-Schichten dunkler als die Si-Schichten. Abbildung 5.12A zeigte eine Schichtabfolge von
abwechselnd Si und Ge (X-Probe). Im Hochauflösungsbild Abb. 5.12B zeigt die dunkle Ge-
Schicht die gleiche kristalline Struktur wie die beiden umliegenden hellen Si-Schichten.
5.3.3 Verspannungskontrast
Silizium und Germanium kristallisieren zwar in der gleichen Gitterstruktur (Diamant) besit-
zen jedoch eine unterschiedliche Gitterkonstante: aSi = 5, 431 ˚A [22] und aGe = 5, 658 ˚A [26].