Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

Lösungen
L26: Morphologie-Analyse von Halbleiter-Nanostrukturen
L26: Morphologie-Analyse
selbstorganisierter Halbleiter-
Nanostrukturen mittels AFM
Beim Wachstum von Halbleiterschichten auf
einkristallinen Substraten können aufgrund unterschiedlicher
Gitterkonstanten dreidimensionale
facettierte Kristallite entstehen, die oft eine quasiperiodische
Ordnung zeigen. Mittels Rasterkraftmikroskopie
lassen sich sowohl Form und Größe
der einzelnen Nanostrukturen mit hoher Präzision
ermitteln als auch der Grad der Selbstorganisation
bestimmen.
In Abb. 1 sind rasterkraftmikroskopische Aufnahmen
von zwei selbstorganisierten Anordnungen
facettierter SiGe-Kristallite auf einem Silizium-Substrat
gezeigt. In beiden Fällen besitzen die pyramidenartigen
Strukturen {105}-Facetten, die gegenüber
der nominalen Oberfläche um 11° geneigt
sind. Im ersten Fall (Abb. 1a, b) handelt sich um
eine dichtgepackte Anordnung dieser vierseitigen
Pyramiden, die durch den Abbau von Verspannungen
beim Wachstum von SiGe /Si-Multischichten
entsteht. In dem dazugehörigen Powerspektrum
(Quadrat der Fouriertransformation der gemessenen
Topographie z (x,y), siehe Einsatz Abb. 1a) sind
vier Peaks zu erkennen, aus deren Lage im reziproken
Raum die mittlere Größe der quadratischen
Pyramidenbasis zu 80 nm x 80 nm bestimmbar
ist. Im zweiten Fall (Abb. 1c, d) führt das Wechselspiel
von Versetzungs- und Kristallitbildung zu
einer schachbrettförmigen Anordnung vierzähliger
Pyramiden, die durch ebenfalls {105}-facettierte
Gruben getrennt sind.
Abbildung 1:
Rasterkraftmikroskopie-Aufnahmen von
selbstorganisierten SiGe-Oberflächen
mit zugehörigen Powerspektren und
hochauflösenden Aufnahmen in dreidimensionaler
Darstellung (siehe Text).
Abbildung 2:
(a) AFM-Aufnahme eines 200 nm
dicken Paraquaterphenyl-Films auf
Au(111) mit unterschiedlich orientierten
Kristallitanordnungen. (b) Skelettartige
Anordnung von einkristallinen Nadeln
in Parahexaphenylschicht auf einer
TiO 2 (110)-Oberfläche. In Zusammenarbeit
mit dem Institut für Festkörperphysik,
TU Graz (a) und dem Institut für
Physik, KFU Graz (b).
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Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005