Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Dünne Schichten Montag
Fachsitzungen
– Haupt-, Kurzvorträge und Posterbeiträge –
DS 1 Ionenimplantation I
Zeit: Montag 09:30–11:45 Raum: HS 31
DS 1.1 Mo 09:30 HS 31
Untersuchung der Heliumimplantation als Schlüsselprozess in
der Relaxation von pseudomorphischen SiGe/Si Heterostrukturen
— •N. Hueging 1 , M. Luysberg 1 , D. Buca 2 , S. Mantl 2 ,
M. Morschbacher 3 , P. Fichtner 3 , R. Loo 4 , M. Caymax 4 und K.
Urban 1 — 1 Institut für Festkörperforschung IFF, Forschungszentrum
Jülich, 52425 Jülich — 2 Institut für Schichten und Grenzflächen ISG,
Forschungszentrum Jülich, 52425 Jülich — 3 University Federal do Rio
Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil — 4 IMEC, Leuven, Belgium
Eine Möglichkeit die Leistungsfähigkeit von siliziumbasierten Bauelementen
zu erhöhen ist die Verwendung von verspanntem Silizium. Ein
Weg diese verspannten Schichten zu erzeugen ist die Nutzung von relaxierten
SiGe Schichten auf Si-Substrat, die durch Heliumimplantation
und thermische Behandlung hergestellt werden.
Dieser Prozess wird mittels Ergebnisse aus ex-situ und in-situ TEM
Untersuchungen sowie Resultaten aus RBS und ERDA Messungen diskutiert.
Untersucht werden mittels CVD gewachsene Heterostrukturen
mit Ge-anteilen von 20 - 30 % und SiGe-Schichtdicken von 80 - 400 nm.
Die Proben wurden mit geringer Dosis (0.5–1·10 16 cm −2 ) implantiert
und verschiedenen thermischen Behandlungen von bis zu 950 ◦ C ausgesetzt.
Bei Temperaturen von ca. 400 ◦ C bilden sich plattenförmige
He-Ausscheidungen, die bei weiterer Erwärmung einen Übergang zu einer
kugelförmigen Morphologie aufweisen und an denen Versetzungsringe
nukleieren. Diese beginnen bei Temperaturen von 600 ◦ C im Interface
ein Misfitversetzungsnetzwerk auszubilden, so daß Relaxationsgrade von
70 % nach 950 ◦ C erreicht werden.
DS 1.2 Mo 09:45 HS 31
Spuren hochenergetischer Ionen in NiO — •Beate Schattat 1 ,
Wolfgang Bolse 1 , Hartmut Paulus 1 , Siegfried Klaumünzer 2
und Roland Scholz 3 — 1 Institut für Strahlenphysik, Universität
Stuttgart — 2 Hahn-Meitner-Institut, Berlin — 3 Max-Planck-Institut
für Mikrostrukturforschung, Halle
Obwohl NiO unter Hochenergie-Ionenbestrahlung eine Reihe von
Phänomenen (Ionenmischen, Selbstorganisationseffekte) zeigt, die ein
kurzzeitiges Aufschmelzen des Materials entlang der Ionenbahn nahelegen,
konnten bislang keine latenten amorphen Ionenspuren nachgewiesen
werden. Wir konnten jetzt zeigen, dass bei hinreichend großem Energieeintrag
durch das Ion tatsächlich eine kurzfristig aufgeschmolzene Ionenspur
gebildet wird, die aber nach der Erstarrung offensichtlich wieder
vollständig rekristallisiert. Wir haben etwa 100 nm dicke NiO-Einkristalle
mit 90 MeV bis 350 MeV Ar-, Kr-, Xe- und Au-Ionen mit kleinen Fluenzen
von 3 − 4 · 10 10 cm −2 bestrahlt, so dass die Ioneneinschläge hinreichend
weit voneinander separiert waren. 200 kV TEM Untersuchungen
der Ar bestrahlten Probe zeigen keinerlei Veränderung gegenüber der unbestrahlten
Probe, wohingegen die mit den schwereren Ionen bestrahlten
Proben spurartige strukturelle Veränderungen aufweisen. Dieses Verhalten
ist im Einklang mit dem Schwellenverhalten, das auch bei den oben
genannten Effekten beobachtet wurde. Während bei Kr nur erste Spuransätze
beobachtet werden, bilden sich bei Xe- bzw. Au-Bestrahlung hohle
Kanäle von etwa 3 nm Durchmesser aus, an deren Enden (Ein- bzw.
Austrittspunkt des Ions) sich kugelförmige Ausscheidungen mit etwa 10
nm Durchmesser befinden.
DS 1.3 Mo 10:00 HS 31
Self-organisation of thin ceramic films under swift heavy
ion bombardment. — •Dereje Etissa-Debissa 1 , Melih
Kalafat 1 , Hartmut Paulus 1 , Wolfgang Bolse 1 , and Siegfried
Klaumünzer 2 — 1 Institut für Strahlenphysik, Universität Stuttgart
— 2 Hahn-Meitner Institut, Berlin
Layers consisting of 5 to 260 nm NiO deposited onto SiO2 have been
irradiated with swift heavy ions at liquid nitrogen temperature and large
tilt angle (θ > 60) between the target surface normal and the beam
direction. At low fluences, the initially smooth und coherent NiO-layer
revealed periodic cracks, which at increasing fluences reorganize into periodic
lamellae. The lamellae are oriented perpendicular to the beam
direction projected onto the surface and have a height of 1 µm, a thickness
of about 0,1 µm and an average distance of 1-3 µm [1,2]. Here we
will report on the relationships between the NiO-layer thickness and the
average cracking distance as well as between the incidence angle of the
ion beam and the threshold layer thickness, below which cracking does
not occur anymore. In addition we will present data on the dependence of
the lamellae growth rate on the material and beam parameters. Finally,
we will discuss first attempts to utilize this phenomenon for functional
nano-structuring of thin-film coatings.
[1] Ando Feyh, diploma thesis, University Stuttgart, 2002
[2] W. Bolse, B. Schattat, A. Feyh, Appl. Phys. A77, 11 (2003)
DS 1.4 Mo 10:15 HS 31
Monte-Carlo-Simultation der Selbstorganisation amorpher nanometrischer
SiCx-Ausscheidungen in Silizium während C + -
Ionen-Implantation — •F. Zirkelbach, M. Häberlen, J. K. N.
Lindner und B. Stritzker — Institut für Physik, Universität Augsburg,
Universitätsstrasse 1, D-86135 Augsburg
Die Implantation von C + -Ionen in Si mit hoher Dosis resultiert bei hinreichend
niedrigen Temperaturen (Ti ≤ 400 ◦ C) in der Bildung amorpher
SiCx-Ausscheidungen. Diese ordnen sich mit regelmäßigen Abständen an
und können sich zu amorphen Lamellen von wenigen nm Dicke verbinden,
wodurch sich eine Stapelung von wenigen nm dicken amorphen und
kristallinen Schichten ergibt. Dieser auch in anderen Materialsystemen
[1,2] beobachtbare Effekt wird auf die Übersättigung mit Fremdatomen,
gefolgt von Ausscheidungsbildung und Spannungen in der Umgebung der
Ausscheidungen zurückgeführt.
Um diesen Selbstorganisationsprozess zu beschreiben wurde ein Monte-
Carlo-Simulationscode entwickelt, der Keimbildung, Wachstum, Diffusion,
Amorphisierung und Rekristallisation berücksichtigt. Erste Ergebnisse
werden vorgestellt und mit elektronenmikroskopischen Daten verglichen.
[1] A.H. van Ommen, NIM B 39 (1989) 194
[2] J.K.N. Lindner, Appl. Phys. A 77 (2003) 27
DS 1.5 Mo 10:30 HS 31
Damage formation and annealing in InP due to swift heavy ions
— •Andrey Kamarou, Werner Wesch, and Elke Wendler —
Institut für Festkörperphysik, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Max-
Wien-Platz 1, 07743 Jena
Indium phosphide (InP) is a much promising material suitable for various
electronic and optoelectronic applications [1-3]. However, the effects
of the increasing electronic energy deposition in InP are not studied very
well if one moves from conventional ion energies to MeV ions which are
widely used for a device-device and active layer-substrate electrical isolation
as well as for quantum well intermixing.
We irradiated pre-damaged as well as virgin InP samples with 140 MeV
Kr, 390 MeV Xe and 600 MeV Au ions. We have registered both a relatively
weak effect of the damage accumulation in virgin InP and a very
significant defect annealing in the pre-damaged InP due to 140 MeV Kr
irradiation. The damaging of virgin InP with 390 MeV Xe and 600 MeV
Au is a much more efficient process with respect to damage formation as
compared to 140 MeV Kr. Further, annealing of the pre-damaged InP due
to 390 MeV Xe and 600 MeV Au irradiation does hardly occur. At liquid
nitrogen temperature InP appears to be much more radiation-resistant
to 390 MeV Xe than at room temperature.
[1] D. Streit, in Compound Semiconductors, May 2002.
[2] B. Humphreys and A. O.Donell, in Compound Semiconductors,
August 2003.
[3] D. Lammers, in Electronic Engineering Times, September, 12, 2002.