Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB

2.3 Kinematische Näherung der Röntgenbeugung
(02) (12) (22)
K IIy
Bragg-Reflex des Substrates
(01) (11) (21) Bragg-Reflex
des epitaktischen Films
a II
/2π
Oberflächen-Einheitszelle
des epitaktischen Films
Oberflächen-Einheitszelle
(00) (10) (20) des Substrates
K IIx
a II/2
π
Abb. 2.12 Schematische Darstellung einer reziproken Gitterkarte in lateraler Richtung
und der zu erwartenden Reflex-Positionen nach der kinematischen
Näherung der Röntgenbeugung für einen epitaktischen dünnen Film auf
einem einkristallinen Substrat wie z. B. Silizium. Die lateralen Gitterkonstanten
a ‖ von Substrat und Film unterscheiden sich dabei. Die reziproke
Gitterkarte in lateraler Richtung entspricht der Aufsicht einer reziproken
Gitterkarte, wie sie z. B. in Abb. 2.11 dargestellt ist.
elastisch gestreuten Photonen aufgrund der thermischen Auslenkung von Atomen
beschreibt.
In der vorliegenden Arbeit werden Seltenerdoxid-Filme auf Si(111) untersucht. Mit
Hilfe der Röntgenbeugung ist es durch den Vergleich von Experiment und Modellierung
möglich, anhand der kinematischen Näherung die geometrische Struktur des
Films aufzuklären. Darunter zählen die Kristallstruktur und die Gitterkonstanten
des Films, die laterale und vertikale Verspannung des Films gegenüber dem Silizium-
Substrat, die kristalline Film-Schichtdicke, die laterale Domänengröße und Rauigkeiten
der Film-Oberfläche und der Grenzfläche zwischen Substrat und Film.
Da die untersuchten Filme lediglich wenige Nanometer betragen, wird unter anderem
die Methode der Röntgenbeugung unter streifendem Einfall (grazing incidence x-ray
diffraction, GIXRD) verwendet, um die Oberflächensensitivität und damit die Intensität
der gebeugten Röntgenstrahlung des Films relativ zum Substrat zu erhöhen.
Die Oberflächensensitivität der Methode beruht darauf, dass der Brechungsindex n
von Materie kleiner als 1 ist für Röntgenstrahlung und es unterhalb des kritischen
Winkels zur Totalreflexion kommt. Die Eindringtiefe der Röntgenstrahlung kann
nun oberhalb des kritischen Winkels durch geeignete Wahl des Winkels der einfallenden
Röntgenstrahlung, der typischerweise bei etwa 0,5 ° liegt, sehr stark reduziert
werden.
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