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Plenarvortrag Fr., 09:00–09:30 F-PV7
In-situ-Röntgenbeugungsuntersuchungen epitaktischer Kristallwachstumsprozesse
Wolfgang Braun 1 , Klaus H. Ploog 1
1 Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Berlin
Die Röntgenbeugung ist ein nahezu ideales Werkzeug, um Mechanismen des Kristallwachstums
zu studieren. Dabei spielt die geringe Wechselwirkung des Röntgenstrahls
mit Materie eine entscheidende Rolle, erlaubt sie doch einerseits eine zerstörungsfreie
Messung, andererseits oft die Vernachlässigung von Mehrfachstreuung in der
mathematischen Analyse. Zur Untersuchung dünner Schichten und Oberflächen sind
wir jedoch auf Synchrotronstrahlung angewiesen, um trotz der geringen Wechselwirkung
ausreichende Signalstärken zu erreichen. Die Kombination einer Molekularstrahl-
Epitaxie(MBE-)anlage mit einem Diffraktometer ist besonders viel versprechend, da
in der MBE Schichten auf einkristallinen Substraten direkt aus den konstituierenden
Elementen aufgebaut werden. Dadurch wird die Physik des Kristallwachstumsprozesses
so einfach wie möglich gehalten.
Durch die Variation des Einfallswinkels der Röntgenstrahlung kann die Wechselwirkungstiefe
von einigen ˚Angström bis zu vielen Mikrometern verändert werden, was einerseits
extrem oberflächenempfindliche Messungen erlaubt, andererseits eine Analyse
dicker Schichtstapel ermöglicht. Die Röntgenbeugung arbeitet dabei als Frequenzfilter
im Realraum, wodurch Strukturen mit unterschiedlichen Korrelationslängen separiert
werden können.
Das Paul-Drude-Institut betreibt ein eigenes Strahlrohr bei BESSY, an dem wechselweise
eine von drei MBE-Anlagen in einem Sechskreis-Diffraktometer betrieben werden
kann. Die Energie des monochromatischen Primärstrahls kann zwischen 6 und 12 keV
variiert werden. Dadurch ergibt sich eine breit angelegte Palette sowohl in der möglichen
Wahl der untersuchten Materialsysteme als auch der anwendbaren Beugungsmethoden.
Wir stellen verschiedene Beispiele vor, so unter anderem die Wachstumskinetik verschiedener
III-V-Halbleiteroberflächen, das Wachstum ferromagnetischen Manganarsenids
auf Galliumarsenid und die Untersuchung des Ordnungszustandes von epitaktischem
Eisensilizid auf GaAs.