Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Dünne Schichten Dienstag
DS 10 FV-internes Symposium ” Analytische Elektronenmikroskopie an dünnen
Schichten“
Zeit: Dienstag 09:30–12:50 Raum: HS 32
Hauptvortrag DS 10.1 Di 09:30 HS 32
Quantitative konvergente Elektronenbeugung und ihre Anwendungen
— •Joachim Mayer — Gemeinschaftslabor für Elektronenmikroskopie,
RWTH Aachen, Ahornstr. 55, 52074 Aachen
Im Vortrag soll ein Überblick über die neuen Möglichkeiten der quantitativen
konvergenten Elektronenbeugung (convergent beam electron diffraction,
CBED) gegeben werden. Im Transmissionselektronenmikroskop
werden dabei Beugungsbilder kristalliner Bereiche mit kegelförmiger Beleuchtung
aufgenommen. Durch Energiefilterung lässt sich der durch inelastisch
gestreute Elektronen entstehende Untergrund entfernen, was
eine quantitative Auswertung mit höchster Genauigkeit ermöglicht. In
den Beugungsbildern entsteht für jeden angeregten Reflex ein Beugungsscheibchen,
dessen Intensitätsverteilung einem zweidimensionalen
Rocking-Profil für den gegebenen Reflex entspricht. Eine quantitative
Auswertung des Einflusses von Reflexen aus höheren Laue-Zonen
ermöglicht die Bestimmung von Gitterverzerrungen in dünnen Schichten
mit hoher Genauigkeit. Die Analyse der dynamischen Streueffekte
für niedrigindizierte Reflexe erlaubt eine dreidimensionale Analyse
der elektronischen Bindungsladungsdichten zwischen den Kristallatomen.
Anhand verschiedener materialwissenschaftlicher Anwendungen soll das
Potential der Methode veranschaulicht werden.
Hauptvortrag DS 10.2 Di 10:10 HS 32
Quantitative Z-Kontrast-Abbildung zur Mikrostrukturcharakterisierung
— •Helge Heinrich — ETH Zürich, Institut für Angewandte
Physik, CH-8093 Zürich — jetzt: Advanced Materials Processing
and Analysis Center (AMPAC), University of Central Florida, Box
162455, Orlando, FL 32816-2455
Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) mit einer Feldemissionsquelle
ermöglicht im Rastermodus (STEM) die Abbildung individueller
Atomsäulen. Detektoren in verschiedenen Streuwinkelbereichen messen
Streuintensitäten als Funktion der Elektronenstrahlposition. Durch
Rutherfordstreuung dominiert, hängt das Messsignal eines ringförmigen
Weitwinkel-Dunkelfelddetektors (HAADF) annähernd quadratisch von
der Ordnungszahl der Atome ab. Das Signal bei hohen Streuwinkeln
kann in erster Näherung mit einem inkohärenten Abbildungsmodell beschrieben
werden. Damit sind dynamische Streueffekte bei der HAADF-
Abbildung weniger wichtig als bei konventioneller TEM. Mit geeigneten
Eichmethoden erlaubt daher HAADF-STEM eine direkte Analyse individueller
Atomsäulen in binären kristallinen Materialien mit ausreichend
hohem Unterschied der Ordnungszahlen. Anwendungsbeispiele und Grenzen
der HAADF-Methode sowie die für eine quantitative Interpretation
notwendigen Eich- und Simulationsverfahren werden diskutiert.
Hauptvortrag DS 10.3 Di 10:50 HS 32
Electron Energy-loss Spectrometry in the Electron Microscope
— •Ferdinand Hofer — Research Institute for Electron Microscopy,
Graz University of Technology, Steyrergasse 17, A-8010 Graz
Electron energy-loss spectrometry (EELS), carried out in a transmission
electron microscope (TEM), is now routinely used to measure chemical
and structural properties of very small regions of a thin specimen.
The power of this technique depends significantly on two parameters: its
spatial resolution and the energy resolution available in the spectrum or
in an energy-filtered TEM image. EELS constitutes a wide spectral band
DS 11 Schichteigenschaften I
spectroscopy giving access to both collective phenomena in the low-loss
spectral region and excitation of the inner-shell levels with high collection
efficiency and high sensitivity for the light elements. In this lecture the
basics of EELS will be explained such as quantitative elemental analysis
and derivation of dielectric data from the low-loss region. This will be
supplemented by examples from material science, physics and chemistry.
Finally, new instrumental developments such as high energy resolution
EELS in a monochromized TEM will be addressed.
Hauptvortrag DS 10.4 Di 11:30 HS 32
Energy-filtering transmission electron microscopy in materials
science — •Wilfried Sigle — Max-Planck-Institut für Metallforschung,
Heisenbergstraße 3, 70569 Stuttgart
Electron energy filters have become a standard equipment of modern
transmission electron microscopes. Such filters enable the microscopist
to select electrons which have undergone specific energy losses during
their path through the specimen. The final image is formed only from
the selected electrons. The main advantage of this technique is to obtain
chemical information from relatively large specimen areas with a spatial
resolution close to or even below 1 nm.
In this lecture the different methods of energy-filtering TEM will be
explained such as zero-loss filtering, the three-window technique and the
acquisition of energy-filtered series. This will be supplemented by examples
from materials science, demonstrating the kind of chemical and
physical information which can be extracted from energy-filtered images.
Finally, new developments in the design of electron energy filters will be
addressed.
For further information see: Ludwig Reimer: Energy-Filtering Transmission
Electron Microscopy (Springer Series in Optical Sciences 71,
Springer, Berlin, Heidelberg, 1995).
Hauptvortrag DS 10.5 Di 12:10 HS 32
Kantenfeinstrukturen in Elektronen-Energieverlustspektren —
•Helmut Kohl — Physikalisches Institut, Westfälische Wilhelms-
Universität Münster, Wilhelm-Klemm-Str. 10, 48149 Münster
In modernen Transmissionselektronenmikroskopen ist es möglich, den
Elektronenstrahl auf einen kleinen Fleck mit einem Durchmesser von weniger
als einem nm zu fokussieren und von diesem Bereich ein Energieverlustspektrum
aufzuzeichnen. Von besonderem Interesse sind hierbei
die charakteristischen Kanten im Spektrum, die der Ionisation innerer
Schalen entsprechen. Während die Kante selbst zum Elementnachweis
genutzt wird, liefert die Feinstruktur oberhalb der Kante Informationen
über die Umgebung des Atoms und über die Bindungsverhältnisse.
Für die Deutung der Kantenfeinstrukturen unterscheidet man den
kantennahen Bereich, bei dem der Energieverlust die Bindungsenergie
um weniger als 50 eV übersteigt, vom kantenfernen Bereich.
Die kantenfernen Strukturen lassen sich anschaulich durch die Interferenz
der von Nachbaratomen zurückgestreuten Anteile der Sekundärelektronenwelle
mit der auslaufenden Welle deuten. Für die
kantennahen Strukturen muß auch die Mehrfachstreuung der Sekundärelektronen
berücksichtigt werden. Formal läßt sich die Feinstruktur
durch eine lokale, symmetrieprojizierte Zustandsdichte beschreiben.
Die Analogien zur Röntgenabsorptionsspektroskopie werden ebenso diskutiert
wie die Methoden zur Messung des linearen und des zirkularen
Dichroismus.
Zeit: Mittwoch 14:30–15:15 Raum: HS 31
Hauptvortrag DS 11.1 Mi 14:30 HS 31
InGaAsN als aktives Material für langwellige oberflächenemittierende
Laser — •Henning Riechert — Infineon Technologies, Corporate
Research Photonics, 81739 München
Oberflächenemittierende Laser (VCSELs = vertical cavity surface
emitting lasers) mit einer Emissionswellenlänge von 1300 nm sind
ideal geeignet als kostengünstige Lichtquellen zur Datenübertragung
über optische Fasern. Der derzeit vielversprechendste Ansatz zur
Realisierung solcher Bauelemente liegt in der Nutzung der konventionellen
GaAs/AlAs VCSEL-Technologie, kombiniert mit der neuartigen
Legierung InGaAsN als aktivem Material.
Der Vortrag gibt einen Überblick über das Wachstum und die physikalischen
Eigenschaften von InGaAsN / GaAs QWs sowie über den Stand
und die momentanen Grenzen von InGaAsN-basierenden Lasern.