Wachstum und Textur duenner Goldfilme auf Steinsalz (Dissertation, RWTH Aachen, 1991).pdf
NikolausHerres2
0 views
137 slides
Sep 26, 2025
Slide 1 of 137
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
About This Presentation
Kurzfassung
ln der vorliegenden Arbeit werden wesentliche Aspekte der Kristallisation aus der
Dampfphase am Beispiel des Aufdampfsystems Gold I NaCI untersucht. Nach einem
Überblick über Modellvorstellungen zur Bildung dünner Kristallfilme werden einige
Probleme bei diesbezüglichen Experimenten ...
Slide Content
Beitráge zum Wachstum und zur Textur
diinner Goldfilme auf Steinsalz
Von der Fakultät für Bergbau, Hüttenwosen und Goowissenschaften der
Rheinisch-Westfällschen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung
des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften
genehmigte Dissertation
vorgeogtvon,
Diplom-Mineraloge Nikolaus Herres
aus Weißenthum in
Presse Or. at. at K leh
Koretrenten: Unvrstätproesso Dr.rer.nat. Th Hahn
Professor D: rr. na. H Kaper
Tag der manaichen Prütung: 30, Mal 1960,
diinner Goldfilme auf Steinsalz
Von der Fakultät für Bergbau, Hüttenwosen und Goowissenschaften der
Rheinisch-Westfällschen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung
des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften
genehmigte Dissertation
vorgeogtvon,
Diplom-Mineraloge Nikolaus Herres
aus Weißenthum in
Presse Or. at. at K leh
Koretrenten: Unvrstätproesso Dr.rer.nat. Th Hahn
Professor D: rr. na. H Kaper
Tag der manaichen Prütung: 30, Mal 1960,
D 82 (Diss. T. H. Aachen)
Veröffenticht in der Reihe der Berichte des
Forschungszentrums Jülich GmbH, JUL-2433 (1991).
Veröffenticht in der Reihe der Berichte des
Forschungszentrums Jülich GmbH, JUL-2433 (1991).
Lorsque certaines causes produisent certains effets, les éléments de
symétrie des causes doivent se retrouver dans les effets produits.
Lorsque certains effets révèlent une certaine dissymétrie, cette
dissymétie doit se retrouver dans les causes qui lui ont donné
naissance.
‘Au point de vue des applications, nous voyons que les conclusions
‘que nous pouvons rer des considérations relatives à la symétrie sont
‘de deux sortes:
... Nest pas d'effet sans causes
... Invest pas de cause sans effets ..
Pierre Curie [Curi94]
Meinen Eitern gewidmet
symétrie des causes doivent se retrouver dans les effets produits.
Lorsque certains effets révèlent une certaine dissymétrie, cette
dissymétie doit se retrouver dans les causes qui lui ont donné
naissance.
‘Au point de vue des applications, nous voyons que les conclusions
‘que nous pouvons rer des considérations relatives à la symétrie sont
‘de deux sortes:
... Nest pas d'effet sans causes
... Invest pas de cause sans effets ..
Pierre Curie [Curi94]
Meinen Eitern gewidmet
Reprinted from Robert Hooke, Mcrogmphis, Maryn and Alesty, Lon
don, 165. This particular pint war provided by the Misery ol lena
Collections, University of Oklahoma brates,” ™
[Frühe Vorstellung zur Bidung von Kristalkeimen auf einer Unterlage (aus: [Schn77])
don, 165. This particular pint war provided by the Misery ol lena
Collections, University of Oklahoma brates,” ™
[Frühe Vorstellung zur Bidung von Kristalkeimen auf einer Unterlage (aus: [Schn77])
Kurztassung
In der voriegenden Arbeit werden wesentliche Aspokte der Krisalisation aus der
Dampfphase am Beispiel des Autdamplsystems Gold / NaCl untersucht. Nach einem
Überblick Ober Modelivorstellungen zur Bildung dünner Kistalfime werden einige
Probleme bei diesbezüglichen Experimenten im Detail erörtert.
Filmwachstum und Textur der in dieser Arbeit unter Utrahochvakuumbedingungen
bei 300 - 675 K aufgedampften Goldfime wurden mit lonenrückstreuung (RBS),
“Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) und verschiedenen Röntgenbeugungs-
methoden untersucht.
Bezüglich des Filmwachstums wird in dieser Arbeit erstmal fr ein Aufdampfsystem
ein kontinujeriher Übergang von fldchenhaltem zu "säulenhaftem" Wachstum in
‚Abhängigkeit von der Übersätigung experimentell nachgewiesen. Diese Beobach
‘ng bestätigt ine Voraussage von D. Kashohie.
Hinsichtlich der Orontiorungsvortelung der Goldristalite kommt os mit zunehmender
Substratemperatur zur Ausbildung diskreter Orenierungsbeziehungen, geichzotig
ándor sich die Symmetio der Textur. Ursächlch hierfür sind rchtungsabhéngige
Vorgänge während der Fimbidung, die erst bai erhöhler Substrattemperatur wirksam
werden. Anisotrope Difusion der Aggregate auf der Subsiraioborfäche arr dieses
Prozessverhaiten.
Abstract
This work investigates major aspects of crystalisation from the vapour phase, as
ilustrated by the depostion system of Au on NaCl. Following a brief review of models,
{or the growth of thin crystaline fms, problems relevant to the present work are dealt
with in detal
Fim growth and texture of gold fims deposited under utra-high vacuum conditions at
substrate temperatures in the range 300 - 675 K have been analyzed by ion back-
scattering (RBS), transmission electron microscopy and various X-ray techniques.
With respect to fim growth from the vapour phase, this work presents for the first time
experimental evidence for a continuous transtion from 2-dimensional to 3-
dimensional growth depending on the degree of supersaturation. This observation
Confirms a theoretical prediction by D. Kashchiev.
The distribution of gold crystalites is found to be a fiber texture at low substrate
temperatures. At higher temperatures, only a set of discrete crystalite orientations is
‘observed. The accompanying change in the symmetry of the texture is attributed to
the emergence of anisotropic fim forming processes at higher substrate temperatu-
res. Anisotropic diffusion of aggregates on the substrates surface is suggested to be
the dominant process involved in establishing the texture.
In der voriegenden Arbeit werden wesentliche Aspokte der Krisalisation aus der
Dampfphase am Beispiel des Autdamplsystems Gold / NaCl untersucht. Nach einem
Überblick Ober Modelivorstellungen zur Bildung dünner Kistalfime werden einige
Probleme bei diesbezüglichen Experimenten im Detail erörtert.
Filmwachstum und Textur der in dieser Arbeit unter Utrahochvakuumbedingungen
bei 300 - 675 K aufgedampften Goldfime wurden mit lonenrückstreuung (RBS),
“Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) und verschiedenen Röntgenbeugungs-
methoden untersucht.
Bezüglich des Filmwachstums wird in dieser Arbeit erstmal fr ein Aufdampfsystem
ein kontinujeriher Übergang von fldchenhaltem zu "säulenhaftem" Wachstum in
‚Abhängigkeit von der Übersätigung experimentell nachgewiesen. Diese Beobach
‘ng bestätigt ine Voraussage von D. Kashohie.
Hinsichtlich der Orontiorungsvortelung der Goldristalite kommt os mit zunehmender
Substratemperatur zur Ausbildung diskreter Orenierungsbeziehungen, geichzotig
ándor sich die Symmetio der Textur. Ursächlch hierfür sind rchtungsabhéngige
Vorgänge während der Fimbidung, die erst bai erhöhler Substrattemperatur wirksam
werden. Anisotrope Difusion der Aggregate auf der Subsiraioborfäche arr dieses
Prozessverhaiten.
Abstract
This work investigates major aspects of crystalisation from the vapour phase, as
ilustrated by the depostion system of Au on NaCl. Following a brief review of models,
{or the growth of thin crystaline fms, problems relevant to the present work are dealt
with in detal
Fim growth and texture of gold fims deposited under utra-high vacuum conditions at
substrate temperatures in the range 300 - 675 K have been analyzed by ion back-
scattering (RBS), transmission electron microscopy and various X-ray techniques.
With respect to fim growth from the vapour phase, this work presents for the first time
experimental evidence for a continuous transtion from 2-dimensional to 3-
dimensional growth depending on the degree of supersaturation. This observation
Confirms a theoretical prediction by D. Kashchiev.
The distribution of gold crystalites is found to be a fiber texture at low substrate
temperatures. At higher temperatures, only a set of discrete crystalite orientations is
‘observed. The accompanying change in the symmetry of the texture is attributed to
the emergence of anisotropic fim forming processes at higher substrate temperatu-
res. Anisotropic diffusion of aggregates on the substrates surface is suggested to be
the dominant process involved in establishing the texture.
Inhattsverzeichnis
Kurztassung / Abstract
1
2
Einleitung und Problemstellung
Modellvorstellungen zur Bildung dünner Filme
21 Wachstumsmoden
22 _ Thermodynamische Aspekte
23 Kinelische Ansätze,
23.1 Bilanzgleichungen
232 Model von Kashchiev
Literaturüberblick über experimentelle Untersuchungen
3.1 Verbesserung der Experimentiertechnik
32 Fehlorquelen bei Keimbildungsexperimenten
92.1 _ Dampfdruck, Aufdampfrate und Substrattemperatur
9.2.2 _ Substratdefekte und prozessbedingte Störungen
3.23 Bestimmung von Masse und Substratbedeckung
32.4 Nicht quantifzierte Störfaktoren
33 Suche nach orientierungsbestimmenden Faktoren
33.1 Epitaxietemperaturen
33.2 Diskrete Kristallorientiorungen
333 Bildung eines heteroepitexialon Films
33.4 Epitaxiebedingungen
Präparation und Untersuchung der Kristalitime
4. Vakuumtechnische Voraussetzungen, Spaltapparatur
42 Herstellung der Schichten
43 Untersuchungsmethoden
44 Problem der repräsentativen Probenstel
Analyse der Substratqualitat
5:1 Chemische Analyse
5.2 Röntgentopographische Abbildung von Volumendefekten
53 Dekoration von Oberflächengefekten
Seite
19
19
BBNBBEBNNS
si
E
35
37
288
Kurztassung / Abstract
1
2
Einleitung und Problemstellung
Modellvorstellungen zur Bildung dünner Filme
21 Wachstumsmoden
22 _ Thermodynamische Aspekte
23 Kinelische Ansätze,
23.1 Bilanzgleichungen
232 Model von Kashchiev
Literaturüberblick über experimentelle Untersuchungen
3.1 Verbesserung der Experimentiertechnik
32 Fehlorquelen bei Keimbildungsexperimenten
92.1 _ Dampfdruck, Aufdampfrate und Substrattemperatur
9.2.2 _ Substratdefekte und prozessbedingte Störungen
3.23 Bestimmung von Masse und Substratbedeckung
32.4 Nicht quantifzierte Störfaktoren
33 Suche nach orientierungsbestimmenden Faktoren
33.1 Epitaxietemperaturen
33.2 Diskrete Kristallorientiorungen
333 Bildung eines heteroepitexialon Films
33.4 Epitaxiebedingungen
Präparation und Untersuchung der Kristalitime
4. Vakuumtechnische Voraussetzungen, Spaltapparatur
42 Herstellung der Schichten
43 Untersuchungsmethoden
44 Problem der repräsentativen Probenstel
Analyse der Substratqualitat
5:1 Chemische Analyse
5.2 Röntgentopographische Abbildung von Volumendefekten
53 Dekoration von Oberflächengefekten
Seite
19
19
BBNBBEBNNS
si
E
35
37
288
oo >
Zur Homogenität der aufgedampften Schichten
Wachstum der Goldschichten
7.4 Beschreibung zweier Probenserien
7.2 Systematische Verläufe bei Clusterhohe und
Kondensationskoeffzienton
7.3 Zusammenhänge zwischen Bedeckung und Aufdampfdauer
und zwischen Bedeckung und Substratbelegung
7.4 Resümeo zum Wachstum der Goldschichten
Texturuntersuchungen
8.1 Beugungsbilder und Polfguren
82 Resümee zur Orientierungsvertelung
Zusammentassung
Ermittlung dor Übersättigung und dor Verdampfortemperatur
Auswortung der lonen-Rückstreuspektren
Rôntgenbeugung an Kristalitimen
©.1 Typische Fragestellungen
C.2 — Róntgenbeugung an dünnen Krstalfimen
0.21 — Róntgenanalyse einkristaliner Fime
022 — Róntgenanalyse texturierter Kistalfime
0221 Texturanalyso
0222 Strukturanalyse / Phasenanalyse
0.223 Vorschlag für eine MeBapparatur
Literaturverzelchnis
Danksagung
48
4
a
83
8s
Zur Homogenität der aufgedampften Schichten
Wachstum der Goldschichten
7.4 Beschreibung zweier Probenserien
7.2 Systematische Verläufe bei Clusterhohe und
Kondensationskoeffzienton
7.3 Zusammenhänge zwischen Bedeckung und Aufdampfdauer
und zwischen Bedeckung und Substratbelegung
7.4 Resümeo zum Wachstum der Goldschichten
Texturuntersuchungen
8.1 Beugungsbilder und Polfguren
82 Resümee zur Orientierungsvertelung
Zusammentassung
Ermittlung dor Übersättigung und dor Verdampfortemperatur
Auswortung der lonen-Rückstreuspektren
Rôntgenbeugung an Kristalitimen
©.1 Typische Fragestellungen
C.2 — Róntgenbeugung an dünnen Krstalfimen
0.21 — Róntgenanalyse einkristaliner Fime
022 — Róntgenanalyse texturierter Kistalfime
0221 Texturanalyso
0222 Strukturanalyse / Phasenanalyse
0.223 Vorschlag für eine MeBapparatur
Literaturverzelchnis
Danksagung
48
4
a
83
8s
Eten 1
1 Einleitung und Problemstellung
Das Wachstum dünner Metalfime aus der Dampfphase ist von grundlegender phy-
sikalischer und technologischer Bedeutung. Für die Grundlagenphysik von beson-
derem Interesse sind die an der Grenzfliche Dampt/Kondensat auftretenden Keim-
bildungsphénomene und die Kinetik des Fimwachstums. Von großer Bedeutung für
die praktische Herstellung und den technologischen Einsatz dünner Metalfime sind
Voraussagen zum Wachstum und zur Textur der abgeschledenen Kristalit,
Klassische thermadynamische Ansätze (Volmer-Weber u.a.) zur Erklärung der auf.
tretenden Phänomene wurden in den S0er Jahren von kinetischen Modelvorstolun-
gen (Zinsmeister, Venables u.a) abgelöst. Ein aussichtsreicher neuer kinetischer
‚Ansatz von Kashohiev bildet den Ausgangspunkt für die hier vorgestelten Untersu-
chungen. Kashchievs Rechnungen postuleren u.a. einen stetigen Übergang zwi
schen Inso und Schichtwachstum als Funktion der Übersätigung. Ergebnisse frü-
herer Rechnungen von Venables, Stowell und anderen ergeben sich als Spezia
Die Zahl experimenteller und theoretischer Arbeiten zur heterogenen Keimbildung wie
zum Wachstum dünner Filme ist außerordentlich groß. Besonderer Beliebtheit erfreut
sich das System Gold auf Steinsalz. Eine Literatursuche nach experimentellen
Ergebnissen, die auch heute noch Bestand haben, zeiigt neben zahireichen sich
\widersprechenden Angaben vor allem ein verblüffendes Resulat: nach über 50 Jah
ron werden noch immer neue Fehlerquellen bzw. unerwünschte Einfußfaktoren
ausgemacht. Die mäßige Reproduzierbarkelt mancher Messungen (mit Diferenzen
von 1...2 Größenordnungen 2.8. hinsichtich der Clusterdichte) wird zunehmend
erständlch. Im Literaturaberblick der voriegenden Arbeit (Abschnitt 3) wird versucht,
‘heute bekannte Fallgruben auf dem Weg zu verläßichen Daten aufzuzeigen.
Vorgehensweise und experimentelle Details zu Probenpräparation und Charakter
sierung werden im Abschrift 4 näher erläutert. In der vorliegenden Arbeit werden zwei
wesentliche Aspekto bei der Bildung dünner Kistalfime aus dor Dampfphase
untersucht: Filmwachstum und Orientierungsvertellung. In experimenteller Hinsicht it
diese Arbeit deshalb nach der Probenpräparation zweigleisig angelegt:
1 Einleitung und Problemstellung
Das Wachstum dünner Metalfime aus der Dampfphase ist von grundlegender phy-
sikalischer und technologischer Bedeutung. Für die Grundlagenphysik von beson-
derem Interesse sind die an der Grenzfliche Dampt/Kondensat auftretenden Keim-
bildungsphénomene und die Kinetik des Fimwachstums. Von großer Bedeutung für
die praktische Herstellung und den technologischen Einsatz dünner Metalfime sind
Voraussagen zum Wachstum und zur Textur der abgeschledenen Kristalit,
Klassische thermadynamische Ansätze (Volmer-Weber u.a.) zur Erklärung der auf.
tretenden Phänomene wurden in den S0er Jahren von kinetischen Modelvorstolun-
gen (Zinsmeister, Venables u.a) abgelöst. Ein aussichtsreicher neuer kinetischer
‚Ansatz von Kashohiev bildet den Ausgangspunkt für die hier vorgestelten Untersu-
chungen. Kashchievs Rechnungen postuleren u.a. einen stetigen Übergang zwi
schen Inso und Schichtwachstum als Funktion der Übersätigung. Ergebnisse frü-
herer Rechnungen von Venables, Stowell und anderen ergeben sich als Spezia
Die Zahl experimenteller und theoretischer Arbeiten zur heterogenen Keimbildung wie
zum Wachstum dünner Filme ist außerordentlich groß. Besonderer Beliebtheit erfreut
sich das System Gold auf Steinsalz. Eine Literatursuche nach experimentellen
Ergebnissen, die auch heute noch Bestand haben, zeiigt neben zahireichen sich
\widersprechenden Angaben vor allem ein verblüffendes Resulat: nach über 50 Jah
ron werden noch immer neue Fehlerquellen bzw. unerwünschte Einfußfaktoren
ausgemacht. Die mäßige Reproduzierbarkelt mancher Messungen (mit Diferenzen
von 1...2 Größenordnungen 2.8. hinsichtich der Clusterdichte) wird zunehmend
erständlch. Im Literaturaberblick der voriegenden Arbeit (Abschnitt 3) wird versucht,
‘heute bekannte Fallgruben auf dem Weg zu verläßichen Daten aufzuzeigen.
Vorgehensweise und experimentelle Details zu Probenpräparation und Charakter
sierung werden im Abschrift 4 näher erläutert. In der vorliegenden Arbeit werden zwei
wesentliche Aspekto bei der Bildung dünner Kistalfime aus dor Dampfphase
untersucht: Filmwachstum und Orientierungsvertellung. In experimenteller Hinsicht it
diese Arbeit deshalb nach der Probenpräparation zweigleisig angelegt:
Enoung
= Gegenstand der experimentellen Untersuchungen in den Abschnitten 5-7 ist
das Wachstum der Goldschichten. Der zeitiche Ablauf der verschiedenen
Stadien der Fimbidung wird in zahlreichen Arbeiten beschrieben und
gedeutet. Aufgabe der voriegenden Untersuchung war es festaustellen, ob
ine Änderung des Wachstumemodus’ in Abhängigkeit von der Übersätt-
‘Gung stattfindet. Gemäß der Theorie von Kashchiev sol beim Erniedrigen
der Übersättigung ein Übergang von 2-dimensionalem Wachstum (Schicht-
Wachstum‘) hin zu 8-dimensionalem Wachstum (Insehwachstum erfolgen.
Leider ist Stoinsaiz kein ideales" Substrat, sondern in hohem Maß defekt-
behaftet. Die "guten" Proben und Messwerte herauszufilern war deshalb eine
Hauptaufgabe dieser Arbeit. Die angewandten Auswahlkriterien werden in
den Abschnitten 5 und 6 begründet. Die Ergebnisse zum Wachstum der
Goldschichten werden in Abschnitt 7 dargestelt und im Hinblick auf die
Voraussage Kashchiovs diskutiert.
= Mit Hife verschiedener Analysetechniken wurde die Taxtur einiger definiert
hergestelter Kristalfilme untersucht (Abschnit 8). Die Orientierungsbezie-
hungen der aufgedampften Gold-Kristaliten untereinander und relativ zu Ihrer
NaCl-Unteriage werden vorgestelt und diskutiert. Abhängig von der jo-
weilgen Substrattemperatur ändert sich die Textur der Gokdfime. Über eine
‚Symmetriebetrachtung wird versucht, den Ursachen für dieses veränderte
Prozossverhalten näherzukommen.
= Gegenstand der experimentellen Untersuchungen in den Abschnitten 5-7 ist
das Wachstum der Goldschichten. Der zeitiche Ablauf der verschiedenen
Stadien der Fimbidung wird in zahlreichen Arbeiten beschrieben und
gedeutet. Aufgabe der voriegenden Untersuchung war es festaustellen, ob
ine Änderung des Wachstumemodus’ in Abhängigkeit von der Übersätt-
‘Gung stattfindet. Gemäß der Theorie von Kashchiev sol beim Erniedrigen
der Übersättigung ein Übergang von 2-dimensionalem Wachstum (Schicht-
Wachstum‘) hin zu 8-dimensionalem Wachstum (Insehwachstum erfolgen.
Leider ist Stoinsaiz kein ideales" Substrat, sondern in hohem Maß defekt-
behaftet. Die "guten" Proben und Messwerte herauszufilern war deshalb eine
Hauptaufgabe dieser Arbeit. Die angewandten Auswahlkriterien werden in
den Abschnitten 5 und 6 begründet. Die Ergebnisse zum Wachstum der
Goldschichten werden in Abschnitt 7 dargestelt und im Hinblick auf die
Voraussage Kashchiovs diskutiert.
= Mit Hife verschiedener Analysetechniken wurde die Taxtur einiger definiert
hergestelter Kristalfilme untersucht (Abschnit 8). Die Orientierungsbezie-
hungen der aufgedampften Gold-Kristaliten untereinander und relativ zu Ihrer
NaCl-Unteriage werden vorgestelt und diskutiert. Abhängig von der jo-
weilgen Substrattemperatur ändert sich die Textur der Gokdfime. Über eine
‚Symmetriebetrachtung wird versucht, den Ursachen für dieses veränderte
Prozossverhalten näherzukommen.
Modelvorstalungan zur Bldung dünner Fine 3
2 Modellvorstollungon zur Bildung dünner Filme
Die Abscheidung dünner Kristalfime auf Festkörperoberfächen ist gekennzeichnet
durch störempfindliche Vorgänge, die in atomaren Dimensionen stattinden. Eine
ungestörte Beobachtung und Verfolgung dieser Vorgänge ist dadurch erschwert
‚Andererseits erfordert die große technologische Bedeutung dünner Schichten eine
hinreichend präzise Kenntnis der ablaufenden Prozesse, damit die Herstelungebe-
dingungen von Filmen mit gewünschten Eigenschaften vorherberechnet werden
können.
Die Kenntnis thermodynamischer und kinetischer Aspekte des Kristalwachstums ist
vor allem in den vergangenen 30 Jahren sehr gewachsen. Eine mathematische
Beschreibung des Wachstums dünner Schichten in der Anfangsphase dient dabei
neben der Interpretation experimenteller Ergebnisse vor allem der Aufklärung ablau-
fender Vorgänge.
In diesem Abschnit soll versucht werden die phänomenologischen "Wachstums-
moden" sowie einige grundlegende physkaïsche Prozesse und mathematische
Ansätze kurzgetañt vorzustellen.
21 Wachstumemoden
Eine phánomenclogische Betrachtung des Fimwachstums unterscheidet üblicher.
weise drei prizipiele Wachstumsmoden je nach Art der Wechselwirkung zwischen
‘Substratatomen und Schichtatomen (Abb. 2-1): [Venaß4, Reic87]
= beim Inselwachstum bilden sich S-dimensionale Keime, die isolert vonein-
‘ander seitwärts und senkrecht zur Unterlage wachsen bis sie aneinander-
stoßen und einen geschlossenen Kristalfiim bilden. Dieser sogenannte
"Volmer-Weber'-Wachstumsmode wird bei Systemen beobachtet, in denen
die Wechselwirkung zwischen benachbarten Depositatomen stärker ist als die
zwischen Substrat- und auflegenden Depositatomen. (‘Systeme schwacher
Wechselwirkung’)
Beispiele: Metalle auf Akalhalogeniden, Graphit und Glimmer.
= beim Schichtwachstum geschieht das Wachstum des Films monolagenweise.
Die nächste Schicht beginnt erst zu wachsen, wenn die vorhergehende
‚geschlossen Ist. Dieser 'Frank-van der Merwe'.Mechanismus wird bei
Systemen beobachte, in denen die Wechselwirkung zwischen Substrat- und
2 Modellvorstollungon zur Bildung dünner Filme
Die Abscheidung dünner Kristalfime auf Festkörperoberfächen ist gekennzeichnet
durch störempfindliche Vorgänge, die in atomaren Dimensionen stattinden. Eine
ungestörte Beobachtung und Verfolgung dieser Vorgänge ist dadurch erschwert
‚Andererseits erfordert die große technologische Bedeutung dünner Schichten eine
hinreichend präzise Kenntnis der ablaufenden Prozesse, damit die Herstelungebe-
dingungen von Filmen mit gewünschten Eigenschaften vorherberechnet werden
können.
Die Kenntnis thermodynamischer und kinetischer Aspekte des Kristalwachstums ist
vor allem in den vergangenen 30 Jahren sehr gewachsen. Eine mathematische
Beschreibung des Wachstums dünner Schichten in der Anfangsphase dient dabei
neben der Interpretation experimenteller Ergebnisse vor allem der Aufklärung ablau-
fender Vorgänge.
In diesem Abschnit soll versucht werden die phänomenologischen "Wachstums-
moden" sowie einige grundlegende physkaïsche Prozesse und mathematische
Ansätze kurzgetañt vorzustellen.
21 Wachstumemoden
Eine phánomenclogische Betrachtung des Fimwachstums unterscheidet üblicher.
weise drei prizipiele Wachstumsmoden je nach Art der Wechselwirkung zwischen
‘Substratatomen und Schichtatomen (Abb. 2-1): [Venaß4, Reic87]
= beim Inselwachstum bilden sich S-dimensionale Keime, die isolert vonein-
‘ander seitwärts und senkrecht zur Unterlage wachsen bis sie aneinander-
stoßen und einen geschlossenen Kristalfiim bilden. Dieser sogenannte
"Volmer-Weber'-Wachstumsmode wird bei Systemen beobachtet, in denen
die Wechselwirkung zwischen benachbarten Depositatomen stärker ist als die
zwischen Substrat- und auflegenden Depositatomen. (‘Systeme schwacher
Wechselwirkung’)
Beispiele: Metalle auf Akalhalogeniden, Graphit und Glimmer.
= beim Schichtwachstum geschieht das Wachstum des Films monolagenweise.
Die nächste Schicht beginnt erst zu wachsen, wenn die vorhergehende
‚geschlossen Ist. Dieser 'Frank-van der Merwe'.Mechanismus wird bei
Systemen beobachte, in denen die Wechselwirkung zwischen Substrat- und
Modalvorstaungon ur kung dunner Fimo
Inselwachstun Wolmer-Weber)
rr NE
“im ram = 2m
Schichtwachstum (Frank = van der Merwe)
Pom FAT A
<1ML ram 29
Schieht-u.Inselwachstun (Stranski-Kraslanov)
o a la»
bam ar
‚Abb. 2-1 Schematische Darstellung der drei prinzipielen Wachstums.
mode; ML = Monolage (nach Bauer [BauoSBa+b])
Schichtatomen höher st als die zwischen Substrat- und Schichtatomen unter-
einander. Jede nachfolgend abgeschiedene Monolage ist ein wenig schwä-
(her ais die vorhergehende an das Substrat gebunden. ‘monotone Abnahme
der Bindungsenergie)
Beispiele: Metall auf Metalsubstraten; Alkalhalogenide auf Alkalihalogenich
Substraen.
beim Schicht. und Inselwachstum bildet sich zunächst ein geschlossener
Krstalfim aus, der eine oder mehrere Monolagen dick ist. Auf diesem Film
wachsen Inseln aut
Dieser "StransklKrastanov'-Mechanismus wird beobachtet, wenn beim
Schichtwachstum die Adhäsionskräfte Film-Substrat eine geringere Reich-
weite als die elastischen Kräfte im Film besitzen.
Beispiele: Edelgase auf Graphit, Pb/W, Au/Mo, Ag/Si ete.
Inselwachstun Wolmer-Weber)
rr NE
“im ram = 2m
Schichtwachstum (Frank = van der Merwe)
Pom FAT A
<1ML ram 29
Schieht-u.Inselwachstun (Stranski-Kraslanov)
o a la»
bam ar
‚Abb. 2-1 Schematische Darstellung der drei prinzipielen Wachstums.
mode; ML = Monolage (nach Bauer [BauoSBa+b])
Schichtatomen höher st als die zwischen Substrat- und Schichtatomen unter-
einander. Jede nachfolgend abgeschiedene Monolage ist ein wenig schwä-
(her ais die vorhergehende an das Substrat gebunden. ‘monotone Abnahme
der Bindungsenergie)
Beispiele: Metall auf Metalsubstraten; Alkalhalogenide auf Alkalihalogenich
Substraen.
beim Schicht. und Inselwachstum bildet sich zunächst ein geschlossener
Krstalfim aus, der eine oder mehrere Monolagen dick ist. Auf diesem Film
wachsen Inseln aut
Dieser "StransklKrastanov'-Mechanismus wird beobachtet, wenn beim
Schichtwachstum die Adhäsionskräfte Film-Substrat eine geringere Reich-
weite als die elastischen Kräfte im Film besitzen.
Beispiele: Edelgase auf Graphit, Pb/W, Au/Mo, Ag/Si ete.
Modelvorsalngon ur Bildung dümer Fime 5
22 — Thermodynamische Aspekte
Phasenumwandiungen können meist vereinfachend als isotherm-sobare Vorgänge,
betrachtet werden. Die charakteristische thermodynamische Funktion eines Systems,
in dem sich ein solcher Vorgang abspieh, ist die freie Enthalpie G (Gibb'sche Freie
Energie).
Danpt
Volumen des Keims:
V = ar? (2(1-0080) - sine cos0)/8
Grenzfläche zur Unterlage:
Ananas
Unterlage
Grenzfläche zur Dampfphase:
Ay = 2x1? (1-0080)
‘Abb. 2-2 Schematische Darstellung eines dreicimensionalen
kappenförmigen Keimes auf einem Substrat
Die Abscheidung eines Keimes aus der Dampfphase auf einer Unterlage ist möglch,
wenn die freie Enthalie des Systems dadurch emiedigt wird. Der Potentiaciterenz
der chemischen Potentale y als Tebkrat sieht de spezische foie Grenzfächen-
“energie der zu schaffenden Oberflächen der neuen Phase entgeg
AGy = Energie, ie beider Bildung des Volumens V der
‘neuen Phase (Keim) abgegeben wird
= V (A Damptphase " # Kondensat)
AG = beider Bildung von Grenzfáchen A bendtigte Energie
= Aa, (dabelist o de speziische Grenzlächenenergie)
Die Summe aus beiden Beiträgen AG = AG, + AG, ist die Bidungsenthalpie des
Keims. Ihre Größe und ihr Vorzeichen sind u.a. abhängig von Form und Größe des
Keims. Für einen kappenförmigen Keim (Abb. 2:2) ergibt sich:
22 — Thermodynamische Aspekte
Phasenumwandiungen können meist vereinfachend als isotherm-sobare Vorgänge,
betrachtet werden. Die charakteristische thermodynamische Funktion eines Systems,
in dem sich ein solcher Vorgang abspieh, ist die freie Enthalpie G (Gibb'sche Freie
Energie).
Danpt
Volumen des Keims:
V = ar? (2(1-0080) - sine cos0)/8
Grenzfläche zur Unterlage:
Ananas
Unterlage
Grenzfläche zur Dampfphase:
Ay = 2x1? (1-0080)
‘Abb. 2-2 Schematische Darstellung eines dreicimensionalen
kappenförmigen Keimes auf einem Substrat
Die Abscheidung eines Keimes aus der Dampfphase auf einer Unterlage ist möglch,
wenn die freie Enthalie des Systems dadurch emiedigt wird. Der Potentiaciterenz
der chemischen Potentale y als Tebkrat sieht de spezische foie Grenzfächen-
“energie der zu schaffenden Oberflächen der neuen Phase entgeg
AGy = Energie, ie beider Bildung des Volumens V der
‘neuen Phase (Keim) abgegeben wird
= V (A Damptphase " # Kondensat)
AG = beider Bildung von Grenzfáchen A bendtigte Energie
= Aa, (dabelist o de speziische Grenzlächenenergie)
Die Summe aus beiden Beiträgen AG = AG, + AG, ist die Bidungsenthalpie des
Keims. Ihre Größe und ihr Vorzeichen sind u.a. abhängig von Form und Größe des
Keims. Für einen kappenförmigen Keim (Abb. 2:2) ergibt sich:
6 Modalvorsttungen zu Bldung dünner Fine
‘Abb. 2.3 Verlauf der Änderung der freien Enthalpie G bei der Abschei-
dung eines Keimes aus der Dampfphase (siehe Text)
4 = RE iy d Be ve
10 = Alu A un + Ae DK > Aer
dabei ist r = Kugelradius der Kappe
+0) = 2 (1-c0s0) -sin®8 cose
o = Pompa
te = HKondensat
uk (Unterlage-Kondensat)
SUD = Aumerage-Damptphase)
DK = %(Dampfphase-Kondensat)
Die Funktion AG = AGy + AG, hat ein Maximum (maximalor Verlust an feier Enthal-
Pie) AG* (siehe Abb. 2-3). Aggregate mit dem zugehörigen krtischen Radius r* be-
finden sich als sogenannte “krlische" Keime mit der umgebenden Mutterphase in
einem lablen Gleichgewicht. Keime mit kleinerem Radius können nur durch Fluktua-
tionen wachsen. Erst nach Überwinden der Energiebarriere AG* tit eine Enthalpie-
abnahme beim Wachstum auf, solche Keime wachsen spontan weiter.
‘Abb. 2.3 Verlauf der Änderung der freien Enthalpie G bei der Abschei-
dung eines Keimes aus der Dampfphase (siehe Text)
4 = RE iy d Be ve
10 = Alu A un + Ae DK > Aer
dabei ist r = Kugelradius der Kappe
+0) = 2 (1-c0s0) -sin®8 cose
o = Pompa
te = HKondensat
uk (Unterlage-Kondensat)
SUD = Aumerage-Damptphase)
DK = %(Dampfphase-Kondensat)
Die Funktion AG = AGy + AG, hat ein Maximum (maximalor Verlust an feier Enthal-
Pie) AG* (siehe Abb. 2-3). Aggregate mit dem zugehörigen krtischen Radius r* be-
finden sich als sogenannte “krlische" Keime mit der umgebenden Mutterphase in
einem lablen Gleichgewicht. Keime mit kleinerem Radius können nur durch Fluktua-
tionen wachsen. Erst nach Überwinden der Energiebarriere AG* tit eine Enthalpie-
abnahme beim Wachstum auf, solche Keime wachsen spontan weiter.
Modivortolungen zur Bldung dünne Fe 7
Obortächenspannungen e, und chemische Potentiale 4 sind nur für makroskopische
Phasen bekannt. Im Rahmen der Volmer'schen Theorie nimmt man an, daß diese
(Größen auch im Mikrobereich nützlich sind [Volm26]. Mechanische Spannungen in
der Grenzlinie zwischen den drei Phasen (Unterlage, Keim, Dampfphase) werden
nicht berücksichtigt
Die Zahl der Teiichen, die sich in einem Zustand mit der Energie AG beñnden, ist
proportional zu:
y neo)
dabeiist: n= Konzentration von Einzelatomen (sogenannten
“adatomen’) auf der Substratobertache
m, = Konzentration -stomiger Aggregate
(tg = Konzentration von "Zwilingen*
na = Konzentraion von "Drilingen')
AG, = free Bldungsenthapie -etomiger Aggregate
Man berücksichtigt bei AG, noch die Konfigurationsentropie der Aggregate auf der
Substratoberfliche und setzt für AG, anschließend die Bildungsenergie eines kr
schen Aggrogats AG. Die Konzentration n, der Gitterplatze auf der Oberfläche geht
linear bei der Berechnung der Konzentration krtischer Keime ein:
a ac"
un | -
Nach der klassischen Theorie [Pouns6] ist die Keimbidungsrate J gleich der
Wachstumsrate kritischer Keime. Zusätzlich zur Gleichgewichtskonzentration n* der
Kaischen Keime spielen hier zwei weitere Faktoren eine Role:
Z = Ungleichgewichtsfaktor
Lo: » = Übergangsrequenz
Die Konzentration kleiner Keime nimmt ab, wenn die Keimgröße zunimmt. Mit Hite
eines sogenannten Ungleichgewichtstaktor Z (‘Zeldovich-Faktor’) wird versucht, die
‚Abweichung vom Gleichgewichtswert und die Abhängigkeit der GróBenvertellung der
‘Cluster von der Größe i* zu berücksichtigen:
Obortächenspannungen e, und chemische Potentiale 4 sind nur für makroskopische
Phasen bekannt. Im Rahmen der Volmer'schen Theorie nimmt man an, daß diese
(Größen auch im Mikrobereich nützlich sind [Volm26]. Mechanische Spannungen in
der Grenzlinie zwischen den drei Phasen (Unterlage, Keim, Dampfphase) werden
nicht berücksichtigt
Die Zahl der Teiichen, die sich in einem Zustand mit der Energie AG beñnden, ist
proportional zu:
y neo)
dabeiist: n= Konzentration von Einzelatomen (sogenannten
“adatomen’) auf der Substratobertache
m, = Konzentration -stomiger Aggregate
(tg = Konzentration von "Zwilingen*
na = Konzentraion von "Drilingen')
AG, = free Bldungsenthapie -etomiger Aggregate
Man berücksichtigt bei AG, noch die Konfigurationsentropie der Aggregate auf der
Substratoberfliche und setzt für AG, anschließend die Bildungsenergie eines kr
schen Aggrogats AG. Die Konzentration n, der Gitterplatze auf der Oberfläche geht
linear bei der Berechnung der Konzentration krtischer Keime ein:
a ac"
un | -
Nach der klassischen Theorie [Pouns6] ist die Keimbidungsrate J gleich der
Wachstumsrate kritischer Keime. Zusätzlich zur Gleichgewichtskonzentration n* der
Kaischen Keime spielen hier zwei weitere Faktoren eine Role:
Z = Ungleichgewichtsfaktor
Lo: » = Übergangsrequenz
Die Konzentration kleiner Keime nimmt ab, wenn die Keimgröße zunimmt. Mit Hite
eines sogenannten Ungleichgewichtstaktor Z (‘Zeldovich-Faktor’) wird versucht, die
‚Abweichung vom Gleichgewichtswert und die Abhängigkeit der GróBenvertellung der
‘Cluster von der Größe i* zu berücksichtigen:
a Modetvorstalungan zur Bldung diner Fimo
In der Regel liegt der Ungleichgewichtsfaktor Z bei etwa 0,01 bis 0,1.
Die Ubergangstrequenz v gibt die Häufigkeit an, mit der einzeine Atome auf einen
Keim treffen und bestimmt damit die Geschwindigkeit, mit der die Keime spontan
weiterwachsen:
7 AGop
aura reo >)
Gitterkonstante (= Sprungweite)
feces ee
‘Schwingfrequenz der Adatome (= 101% s")
‘aceon rts
pos
Eine Berechnung der Keimbildungsrate J mt der oben angeführten Beziehung zeigt,
448 ihr Ergebnis sehr stark von der sogenannten “Übersätigung" abhängt. Man
versteht darunter das Verhähnis des tatsächlichen Dampforucks einer Phase zu Ihrem
Gleichgewichtsdamptdruck über dem Substrat. Der Quotient p/p,=S wird als
Üborsättigungsverhähnis bezeichnet. Anschluß an die Defriton der Potentaldfterenz
‘des chemischen Potentials ofort die Beziehung: Ay = KT In $. [lckeBa]
Eine Grenze dieser "klassischen" Theorie zeigen bereits elementare Rechnungen: die
‚Zahl der Atome im kritischen Keim nimmt mit steigender Übersättigung kontinuierlich
ab.
2.3 Kinetische Ansätze
‘Wenn der kritische Keim "groß" ist ( > 50 Atome ) lasson sich die makroskopischen
Eigenschaften des Körpers (0), y) dazu benutzen, cie Größe des krilschen Kms
recht genau abzuschátzon [Volm26}. Bei kleineren kriischen Keimen (2... 10 Atome)
versagt der Volmer'sche Ansatz.
Boi den moisten Vakuumprozessen zur Herstelung dünner Fimo liegt das Übersät-
"igungsverhatris S mit 103... 10% sehr hoch. Der Kondensationsvorgang spit sich
also wet entfernt vom Gleichgewicht ab. Die Klassische thermodynamische Keimbi-
dungstheorie ist aber auch deshalb mit Vorbehalt zu verwenden, wel mit hr insta-
tiondre Verhätnisse (di zeitiche Änderungen der Adatomkonzentraion) nur un-
volständig erat werden. [Zin73]
In der Regel liegt der Ungleichgewichtsfaktor Z bei etwa 0,01 bis 0,1.
Die Ubergangstrequenz v gibt die Häufigkeit an, mit der einzeine Atome auf einen
Keim treffen und bestimmt damit die Geschwindigkeit, mit der die Keime spontan
weiterwachsen:
7 AGop
aura reo >)
Gitterkonstante (= Sprungweite)
feces ee
‘Schwingfrequenz der Adatome (= 101% s")
‘aceon rts
pos
Eine Berechnung der Keimbildungsrate J mt der oben angeführten Beziehung zeigt,
448 ihr Ergebnis sehr stark von der sogenannten “Übersätigung" abhängt. Man
versteht darunter das Verhähnis des tatsächlichen Dampforucks einer Phase zu Ihrem
Gleichgewichtsdamptdruck über dem Substrat. Der Quotient p/p,=S wird als
Üborsättigungsverhähnis bezeichnet. Anschluß an die Defriton der Potentaldfterenz
‘des chemischen Potentials ofort die Beziehung: Ay = KT In $. [lckeBa]
Eine Grenze dieser "klassischen" Theorie zeigen bereits elementare Rechnungen: die
‚Zahl der Atome im kritischen Keim nimmt mit steigender Übersättigung kontinuierlich
ab.
2.3 Kinetische Ansätze
‘Wenn der kritische Keim "groß" ist ( > 50 Atome ) lasson sich die makroskopischen
Eigenschaften des Körpers (0), y) dazu benutzen, cie Größe des krilschen Kms
recht genau abzuschátzon [Volm26}. Bei kleineren kriischen Keimen (2... 10 Atome)
versagt der Volmer'sche Ansatz.
Boi den moisten Vakuumprozessen zur Herstelung dünner Fimo liegt das Übersät-
"igungsverhatris S mit 103... 10% sehr hoch. Der Kondensationsvorgang spit sich
also wet entfernt vom Gleichgewicht ab. Die Klassische thermodynamische Keimbi-
dungstheorie ist aber auch deshalb mit Vorbehalt zu verwenden, wel mit hr insta-
tiondre Verhätnisse (di zeitiche Änderungen der Adatomkonzentraion) nur un-
volständig erat werden. [Zin73]
Modelvorsalungen zu Bldung nner Fimo 9
Auftreffen
Abdampfen
Wandern
2er-Cluster: Bildung! Zerfall
3er-Cluster: Bildung / Zerfall
326886
‘Abb. 2-4 Schematische Darstolung der Vorgänge an der Substrat-
oberfäche in der Anfangsphase der Schichtbildung
"Aufbauend auf den Arbeiten von Frenkel entwickelte Zinsmeister eine mathematische
Beschreibung des Kondensationsvorgangs durch ein System von Diferemial-
eichungen (Bilanzgleichungen‘, “Rategleichungen’) (Zins66). Folgende Prozesse
und physikalischen Modelle werden in die Betrachtungen einbezogen (s. Abb. 2-4):
= Autreffen: Aufdampfrate R
= Abdampien: Die Verweizelt 14 eines Adatoms (= Zeit zwischen Adsorption.
{und Desorption) ist gegeben durch:
E, 1, =10%s
op [E a
FT = Adsorptionsenergie
Die Desorptionsrate ist dann:
A} = Adatomkonzentration
= Wanderung: Infolge thermischer Schwingungen der Substratstome führt
das Adatom Sprünge auf der Substratoberläche aus:
1. “tofs
Esp = Akivierungsenergie
1. Obertiächendifusion
Ton (-P-
Auftreffen
Abdampfen
Wandern
2er-Cluster: Bildung! Zerfall
3er-Cluster: Bildung / Zerfall
326886
‘Abb. 2-4 Schematische Darstolung der Vorgänge an der Substrat-
oberfäche in der Anfangsphase der Schichtbildung
"Aufbauend auf den Arbeiten von Frenkel entwickelte Zinsmeister eine mathematische
Beschreibung des Kondensationsvorgangs durch ein System von Diferemial-
eichungen (Bilanzgleichungen‘, “Rategleichungen’) (Zins66). Folgende Prozesse
und physikalischen Modelle werden in die Betrachtungen einbezogen (s. Abb. 2-4):
= Autreffen: Aufdampfrate R
= Abdampien: Die Verweizelt 14 eines Adatoms (= Zeit zwischen Adsorption.
{und Desorption) ist gegeben durch:
E, 1, =10%s
op [E a
FT = Adsorptionsenergie
Die Desorptionsrate ist dann:
A} = Adatomkonzentration
= Wanderung: Infolge thermischer Schwingungen der Substratstome führt
das Adatom Sprünge auf der Substratoberläche aus:
1. “tofs
Esp = Akivierungsenergie
1. Obertiächendifusion
Ton (-P-
10
Modelvorstatungen zu Bldung dünne Fimo
= Bintang:
Für die Difusionskonstante D, eines Adatoms git naherungs-
weise (Sprungwelte a « Atomdurchmessen)
Dy = à 159 a = geometrischer Faktor
1/0? (= Anzahl Oberfächenpltze pro cm?) folgt:
Die Übergangsfrequenz u, mit der sich (pro Zeiteinheit) ein
‘Adatom einem -atomigon Cluster anschließt ist:
I} = Adatomkonzentration
y= my Dj = Difusionskonstante
für Adatome
9, = "Einfangzahr
Das Produkt 9D, = W wird als "Stoßwahrscheinlihkeit
bezeichnet.
23.1. Bilanzgleichungen
Zur Beschreibung der zeichen Veränderung von Adatomkonzentrationen benutzte
Zinsmeister Diferentiaigleichungen. An einem Spezialal soll verdeuticht werden, wie
sie aufgebaut sind:
zoténeände. Adlon Wagoner: Gkinown Ange
mon wunder mg Zeiger tion
Foros —Damyiohase Fe
an 2
a Boge WR + ME
ie Verindonng Stargate essen
Era) veo eget Drame
enger
an,
u Win, )/2 i Wan,
at
Modelvorstatungen zu Bldung dünne Fimo
= Bintang:
Für die Difusionskonstante D, eines Adatoms git naherungs-
weise (Sprungwelte a « Atomdurchmessen)
Dy = à 159 a = geometrischer Faktor
1/0? (= Anzahl Oberfächenpltze pro cm?) folgt:
Die Übergangsfrequenz u, mit der sich (pro Zeiteinheit) ein
‘Adatom einem -atomigon Cluster anschließt ist:
I} = Adatomkonzentration
y= my Dj = Difusionskonstante
für Adatome
9, = "Einfangzahr
Das Produkt 9D, = W wird als "Stoßwahrscheinlihkeit
bezeichnet.
23.1. Bilanzgleichungen
Zur Beschreibung der zeichen Veränderung von Adatomkonzentrationen benutzte
Zinsmeister Diferentiaigleichungen. An einem Spezialal soll verdeuticht werden, wie
sie aufgebaut sind:
zoténeände. Adlon Wagoner: Gkinown Ange
mon wunder mg Zeiger tion
Foros —Damyiohase Fe
an 2
a Boge WR + ME
ie Verindonng Stargate essen
Era) veo eget Drame
enger
an,
u Win, )/2 i Wan,
at
Modalvorstalungen zu Bldung dünne Fine 1"
Weitere Gleichungen, die die zeitiche Veränderung der Konzentration größerer Clu-
stor beschreiben, enthalten nur noch zwei Glieder (wobei gelten muß: 1 < | <
(Größe des krtischen Keims):
ate vencen doute a
coven Era Cart
Émis Fe eau
“ M, m
tay en
a har
‚Aufgrund der Bindungsenergie sind die Zerfalsraten viel kleiner, als die Umwand:
lungsraten in größere Aggregate. Die Rechnungen ergeben darüber hinaus, daß bo-
res ein einzeines Atom als kritischer Keim fungiert. Das bedeutet, ein "Zwilling" (zwei
aneinanderliegende Atome) ist stabil und seine Zerfalsrate darf vernachlässigt
werden, Mit der Vereinfachung W = W (Annahme konstanter Stoßwahrscheinlichkeit)
konnte Zinsmeister das Gleichungssystem für eine zeitabhängige Adatomkon-
zentration n, t) numerisch sen.
Für den Verlauf der Adatomkonzentration n,() und der Clusterdichte ny = E
lassen sich in zoticher Abfolge drei Bereiche unterscheiden (siehe Abb. 25):
Bereich | große Keimbildungshäufigkeit,
‘Adatomkonzentration nimmt near zu bis n, = Rr;
Clusterdichte nimmt stark zu.
Bereich I Gleichgewicht von Adsorption und Desorption,
‘Atomkonzentration n, = konstant,
‘Clusterdichte nimmt langsam zu.
Bereich IM ankommende Atome werden sofort angelagert,
‘Adatomkonzentration n, nimmt ab,
‘Clusterdichte nimmt sehr langsam zu.
Unter den von Zinsmeister angenommenen Voraussetzungen wächst die Cluster-
dichte monoton, ohne jemals einen Sätigungswert zu erreichen. In Wirklichkeit tit ab
einer gewissen Clusterdichte zunehmen Kosleszenz auf. Das Modell wurde deshalb
später um Terme für die Verschmelzungsrate ruhender und sich bewegender Cluster
erweitert. Dadurch nimmt die Konzentration stabiler Aggregate nach Durchlaufen
eines Maximums wieder ab (Abb. 2:50).
Weitere Gleichungen, die die zeitiche Veränderung der Konzentration größerer Clu-
stor beschreiben, enthalten nur noch zwei Glieder (wobei gelten muß: 1 < | <
(Größe des krtischen Keims):
ate vencen doute a
coven Era Cart
Émis Fe eau
“ M, m
tay en
a har
‚Aufgrund der Bindungsenergie sind die Zerfalsraten viel kleiner, als die Umwand:
lungsraten in größere Aggregate. Die Rechnungen ergeben darüber hinaus, daß bo-
res ein einzeines Atom als kritischer Keim fungiert. Das bedeutet, ein "Zwilling" (zwei
aneinanderliegende Atome) ist stabil und seine Zerfalsrate darf vernachlässigt
werden, Mit der Vereinfachung W = W (Annahme konstanter Stoßwahrscheinlichkeit)
konnte Zinsmeister das Gleichungssystem für eine zeitabhängige Adatomkon-
zentration n, t) numerisch sen.
Für den Verlauf der Adatomkonzentration n,() und der Clusterdichte ny = E
lassen sich in zoticher Abfolge drei Bereiche unterscheiden (siehe Abb. 25):
Bereich | große Keimbildungshäufigkeit,
‘Adatomkonzentration nimmt near zu bis n, = Rr;
Clusterdichte nimmt stark zu.
Bereich I Gleichgewicht von Adsorption und Desorption,
‘Atomkonzentration n, = konstant,
‘Clusterdichte nimmt langsam zu.
Bereich IM ankommende Atome werden sofort angelagert,
‘Adatomkonzentration n, nimmt ab,
‘Clusterdichte nimmt sehr langsam zu.
Unter den von Zinsmeister angenommenen Voraussetzungen wächst die Cluster-
dichte monoton, ohne jemals einen Sätigungswert zu erreichen. In Wirklichkeit tit ab
einer gewissen Clusterdichte zunehmen Kosleszenz auf. Das Modell wurde deshalb
später um Terme für die Verschmelzungsrate ruhender und sich bewegender Cluster
erweitert. Dadurch nimmt die Konzentration stabiler Aggregate nach Durchlaufen
eines Maximums wieder ab (Abb. 2:50).
2 Modatvorstallungen zur Bldung dúnner Fame
A]
I
al] |
a 1
Fr
T
LZ A
a al
Rata :10 en ts"
e | | lax
mee
qa y 7 Y
af ]
Y
¿YE
» RATA
ee we a
Hel
‘Abb. 25 Berechnete Adatomkonzentrationen (a) und Clusterdchten (0)
for verschiedene Substrattempereturen in Abhängigkeit von der
Aufdampfdauer (aus [Reica7])
Darüber hinaus wurden die Cluster aufgeteilt in unterkritische (für die ein statistischer
Ansatz gemacht wid) und in stable Cluster, für de kinstische Ansätze geten. Die
zeitliche Änderung der Oberflächenbedeckung wurde mit einer weiteren Gleichung
berücksichtigt. [Reca7]
A]
I
al] |
a 1
Fr
T
LZ A
a al
Rata :10 en ts"
e | | lax
mee
qa y 7 Y
af ]
Y
¿YE
» RATA
ee we a
Hel
‘Abb. 25 Berechnete Adatomkonzentrationen (a) und Clusterdchten (0)
for verschiedene Substrattempereturen in Abhängigkeit von der
Aufdampfdauer (aus [Reica7])
Darüber hinaus wurden die Cluster aufgeteilt in unterkritische (für die ein statistischer
Ansatz gemacht wid) und in stable Cluster, für de kinstische Ansätze geten. Die
zeitliche Änderung der Oberflächenbedeckung wurde mit einer weiteren Gleichung
berücksichtigt. [Reca7]
Modalvorsttungen zu Bldung dünner Fine, 18
Ein bei der Beschreibung der Schichtbidung häufig benutzter Begrif ist der des
Haftkoefizlenten (‘sticking coefficient’). Unter dem diferentilen Haftkoeffzienten Al)
versteht man den Quotienten aus momentan adsorbierter Rate zur Aufreffrate. Der
integrale Haftkoefizient. a(t) ist der zeiliche Mitehwert über Al)
Der Wert des Haftkoeffienten hängt vom System (Schichtmaterial / Substratmato-
ia), der Übersätigung und dem zeitichen Ablau der Autdampfung ab. Zu Beginn der
Aufdamplung ista = 0, stigt jedoch bei niedrigen Substattemperaturen schnell auf
en Wert nahe 1 (volständige Kondensation) an. Bei hoher Substrattemperatur und
$dimensionalom Wachstum ist Bereich lI (Geichgewioht von Adsorption und
Desorption) relatv stark ausgeprägt, weshalb der Wer für af) mit Verspätung und
auch nicht so stark ie bei niedriger Substrattemperatur anstigt (Abb. 2-6).
‘Abb. 26 | Berechnete Zunahme der Substratbelegung mit der Aufdampt-
(Sauer für verschiedene Substrattemperaturen (aus [Reic80c])
Mit Hito dor weiterentwicketon Zinsmeisterschen Bianzglichungen ist es heute
möglich, Anfangskeimbidung, Gleichgewichtskeimbikdung und Koaleszenz zutreffend
zu beschreiben (dh. Übereinstimmung mit experimentelion Ergebnissen). Eine
quanttatve Beschreibung der sekundären Keimbiidung und vor allem der Bidung
eines koninuierichen Fis ist dagegen bisher nicht gelungen,
Ein bei der Beschreibung der Schichtbidung häufig benutzter Begrif ist der des
Haftkoefizlenten (‘sticking coefficient’). Unter dem diferentilen Haftkoeffzienten Al)
versteht man den Quotienten aus momentan adsorbierter Rate zur Aufreffrate. Der
integrale Haftkoefizient. a(t) ist der zeiliche Mitehwert über Al)
Der Wert des Haftkoeffienten hängt vom System (Schichtmaterial / Substratmato-
ia), der Übersätigung und dem zeitichen Ablau der Autdampfung ab. Zu Beginn der
Aufdamplung ista = 0, stigt jedoch bei niedrigen Substattemperaturen schnell auf
en Wert nahe 1 (volständige Kondensation) an. Bei hoher Substrattemperatur und
$dimensionalom Wachstum ist Bereich lI (Geichgewioht von Adsorption und
Desorption) relatv stark ausgeprägt, weshalb der Wer für af) mit Verspätung und
auch nicht so stark ie bei niedriger Substrattemperatur anstigt (Abb. 2-6).
‘Abb. 26 | Berechnete Zunahme der Substratbelegung mit der Aufdampt-
(Sauer für verschiedene Substrattemperaturen (aus [Reic80c])
Mit Hito dor weiterentwicketon Zinsmeisterschen Bianzglichungen ist es heute
möglich, Anfangskeimbidung, Gleichgewichtskeimbikdung und Koaleszenz zutreffend
zu beschreiben (dh. Übereinstimmung mit experimentelion Ergebnissen). Eine
quanttatve Beschreibung der sekundären Keimbiidung und vor allem der Bidung
eines koninuierichen Fis ist dagegen bisher nicht gelungen,
“ Modelworstelungen zu Bidung dúnnerFlmo
2.3.2 Modell von Kashchiev
Bis zu Boginn der 70er Jahre nahm man an, daß der Wachstumsmodus (in Abwe
‘senheit chemischer Reaktionen zwischen Substrat und Schicht) durch das Verhältnis
der speziischen Oberflächenenergien von Substrat- und Schichtmaterial gegenüber
der Dampfphase und untereinander festgelegt wird. Vernachlässigte man die
Temperaturabhángigkelt der Oberflichenenergien und der kinetischen Faktoren des
‘Aufwachsvorgangs, dann war für ein vorgegebenes Aufdampleystom (Substrat /
Schicht) nur ein Wachstumsmodus möglich [BaueSBa+b).
Enigo experimentele Arbeiten deuteten nun jedoch auf einen Zusammenhang zu
schen Übersätigung und Wachstumsmodus auf kistalinen Substraten tin [Cin72,
Lord74, Abra76] Ein erstes Krtrium für eine "riische" Übersätiqung, bei der eine
‚Änderung des Wachstumsmodes sattinden solte, wurde von Markov und Kalschew
[Mark78) formuler. Kashchiev's Model setzt hir an, es basiert auf der Vorstellung,
man solte jeder abgeschledenen Atomlage zumindest prinzipial ihre eigene
Bidungskinetik zugestehen. Der Vorteil einer solchen Sichtweise besteht dar, daß
sich so selbst mikroskopische Vorgänge, die das Wachstum nur einer Monclage
beeinfusson, noch berücksichtigen lassen [Kash77a]:
Zu einen Zeitpunkt 1 = 0 wid eine gate, efektfrie Oberfläche Sy (das Substrat in
Kontakt mit ine Übersätigten Dampfphase gebracht (sche dazu Abb. 2-7).
Innerhalb der ersten Atomlage werden staisisch fache Keime der Höhe hy mit ener
Koimbidungelraquenz J,() gebidet (Abb. 270). Ihre laterale Ausbreitung auf der
Substratoberfliche geschieht mit der Geschwindigkeit v,(l) und führt dazu, daß nach
einiger Zeit eine Fläche $,{) von dieser Monolage bedeckt it. Die relative Bodek-
kung der ersten Lage zu jedem Zeitpunktist gegeben durch a,() = S,() / So
Sobald ino genügend große Fläche $,() bedeckt wurde, beginnen Abscheidung
und laterales Wachstum der zweiten Lage (Abb. 2-7c). Die zugehörigen Parameter
sind Keimblidungerate J,() Iateralo Geschwindigkeit v,(t) und Hohe der zweiten
Monolage hz. Nach einer Zeit t wird eine Oberfäche S,(t) bedeckt sein und sich
dementsprechend eine relative Bedeckung a,() ergeben.
Kaimbldung und Wachstum der folgenden Monolagen geschehen nach dem glichen
Muster wie bei den ersten beiden Monolagen. Nach und nach stapeln sich so
mehrere Lagen übereinander (Abb. 2-74). Zum Modell gehört, daß nachfolgende
Lagen richt "überhängen‘ dürfen (solc-on-sol restriction).
2.3.2 Modell von Kashchiev
Bis zu Boginn der 70er Jahre nahm man an, daß der Wachstumsmodus (in Abwe
‘senheit chemischer Reaktionen zwischen Substrat und Schicht) durch das Verhältnis
der speziischen Oberflächenenergien von Substrat- und Schichtmaterial gegenüber
der Dampfphase und untereinander festgelegt wird. Vernachlässigte man die
Temperaturabhángigkelt der Oberflichenenergien und der kinetischen Faktoren des
‘Aufwachsvorgangs, dann war für ein vorgegebenes Aufdampleystom (Substrat /
Schicht) nur ein Wachstumsmodus möglich [BaueSBa+b).
Enigo experimentele Arbeiten deuteten nun jedoch auf einen Zusammenhang zu
schen Übersätigung und Wachstumsmodus auf kistalinen Substraten tin [Cin72,
Lord74, Abra76] Ein erstes Krtrium für eine "riische" Übersätiqung, bei der eine
‚Änderung des Wachstumsmodes sattinden solte, wurde von Markov und Kalschew
[Mark78) formuler. Kashchiev's Model setzt hir an, es basiert auf der Vorstellung,
man solte jeder abgeschledenen Atomlage zumindest prinzipial ihre eigene
Bidungskinetik zugestehen. Der Vorteil einer solchen Sichtweise besteht dar, daß
sich so selbst mikroskopische Vorgänge, die das Wachstum nur einer Monclage
beeinfusson, noch berücksichtigen lassen [Kash77a]:
Zu einen Zeitpunkt 1 = 0 wid eine gate, efektfrie Oberfläche Sy (das Substrat in
Kontakt mit ine Übersätigten Dampfphase gebracht (sche dazu Abb. 2-7).
Innerhalb der ersten Atomlage werden staisisch fache Keime der Höhe hy mit ener
Koimbidungelraquenz J,() gebidet (Abb. 270). Ihre laterale Ausbreitung auf der
Substratoberfliche geschieht mit der Geschwindigkeit v,(l) und führt dazu, daß nach
einiger Zeit eine Fläche $,{) von dieser Monolage bedeckt it. Die relative Bodek-
kung der ersten Lage zu jedem Zeitpunktist gegeben durch a,() = S,() / So
Sobald ino genügend große Fläche $,() bedeckt wurde, beginnen Abscheidung
und laterales Wachstum der zweiten Lage (Abb. 2-7c). Die zugehörigen Parameter
sind Keimblidungerate J,() Iateralo Geschwindigkeit v,(t) und Hohe der zweiten
Monolage hz. Nach einer Zeit t wird eine Oberfäche S,(t) bedeckt sein und sich
dementsprechend eine relative Bedeckung a,() ergeben.
Kaimbldung und Wachstum der folgenden Monolagen geschehen nach dem glichen
Muster wie bei den ersten beiden Monolagen. Nach und nach stapeln sich so
mehrere Lagen übereinander (Abb. 2-74). Zum Modell gehört, daß nachfolgende
Lagen richt "überhängen‘ dürfen (solc-on-sol restriction).
Modatvorstslungen zur Bidung dümner Fime 15
a S
AITTITITITITITITITIT
von
A SEE ETE
‘Abb. 2:7 Ablauf des Fimwachstums im Modell von Kashehiev
(Erläuterungen im Text)
Die Zeitabhängigkei aller Bedeckungen a ist zunächst einmal unbekannt. Mit hy = h
(= gleiche Höhe aller Monolagen) läßt sich allerdings eine mitlere Höhe des Films
zum Zeitpunkt tdefiieren:
Fo = ¿90
Diese mitiere Höhe ist experimentell Über die Masse zugéinglch, die bis zu einem
Zeitpunktt abgeschieden wurde:
P = Dichte des Schichtmaterials
S, = Oberfläche des Substrats
Ms
Kashchiev benutzt zunächst zwei Parameter, um die unbekannten Bedeckungen a; zu
beschreiben:
9 = Zeit, die bendtigt wird, um die ite Monolage zu füllen
(Ccharakterisische Zeitkonstante),
4 = kinetische Funktion zum Auffülen der ten Monolage*.
is mn Ne
D ae des lest ate ie a ne ie a ze
Eee io ad mate tenet de Sta
Siz domi dci ds ln rg
a S
AITTITITITITITITITIT
von
A SEE ETE
‘Abb. 2:7 Ablauf des Fimwachstums im Modell von Kashehiev
(Erläuterungen im Text)
Die Zeitabhängigkei aller Bedeckungen a ist zunächst einmal unbekannt. Mit hy = h
(= gleiche Höhe aller Monolagen) läßt sich allerdings eine mitlere Höhe des Films
zum Zeitpunkt tdefiieren:
Fo = ¿90
Diese mitiere Höhe ist experimentell Über die Masse zugéinglch, die bis zu einem
Zeitpunktt abgeschieden wurde:
P = Dichte des Schichtmaterials
S, = Oberfläche des Substrats
Ms
Kashchiev benutzt zunächst zwei Parameter, um die unbekannten Bedeckungen a; zu
beschreiben:
9 = Zeit, die bendtigt wird, um die ite Monolage zu füllen
(Ccharakterisische Zeitkonstante),
4 = kinetische Funktion zum Auffülen der ten Monolage*.
is mn Ne
D ae des lest ate ie a ne ie a ze
Eee io ad mate tenet de Sta
Siz domi dci ds ln rg
16 Modeivorstalungen zu Bidung dünner Fine
Der zeitabhängige Bedeckungsgrad der ersten Lage wird damit:
CO)
So
Für den zeitabhängigen Bedeckungsgrad der (¡+ 1)-ten Lage wird angenommen, daß
er nur von der Kietk dieser Lage und der Bidungsrate 8, der darunteriegenden
Lage abhängt
A = 200. BD
Kr ur rn Ba (che es
(demonstriert Kasheiev ua, am Beil der heterogenen Abscheidung Hert der
rech der Wachetumsknek am Grin zwischen arte und zwar Lage und
rschledendnähenungema Nu
n : 5
ob es o =
PEeL eres
a0)
Das Ergebnis einer Berechnung der mitleren Fimhöhe unter drei Wachstumsbe-
dingungen ist in Abb. 2. gezeigt. Diese Wachstumsbedingungen sind charakterisiert
durch das Verhäfnis der charakterstischen Zeitkonstanten 8/82:
=> 9<%, (Schichtwachstur’)
=e
=> e>é Cinsomechsum)
Fig. 4. Tine dependence ofthe mean fm beat (in umber
‘of monolayer) for 04/07 +01, 1, 10 in cate of my ee
COTE
‘Abb. 28 Berechnetete Zeitabhängigkeit der mitleren Fimhöhe für drei
Wachstumsbedingungen gegeben durch das Verhältnis der
‘charakterstschon Zeikonstanten 8, und 8, [Kasti77a]
Der zeitabhängige Bedeckungsgrad der ersten Lage wird damit:
CO)
So
Für den zeitabhängigen Bedeckungsgrad der (¡+ 1)-ten Lage wird angenommen, daß
er nur von der Kietk dieser Lage und der Bidungsrate 8, der darunteriegenden
Lage abhängt
A = 200. BD
Kr ur rn Ba (che es
(demonstriert Kasheiev ua, am Beil der heterogenen Abscheidung Hert der
rech der Wachetumsknek am Grin zwischen arte und zwar Lage und
rschledendnähenungema Nu
n : 5
ob es o =
PEeL eres
a0)
Das Ergebnis einer Berechnung der mitleren Fimhöhe unter drei Wachstumsbe-
dingungen ist in Abb. 2. gezeigt. Diese Wachstumsbedingungen sind charakterisiert
durch das Verhäfnis der charakterstischen Zeitkonstanten 8/82:
=> 9<%, (Schichtwachstur’)
=e
=> e>é Cinsomechsum)
Fig. 4. Tine dependence ofthe mean fm beat (in umber
‘of monolayer) for 04/07 +01, 1, 10 in cate of my ee
COTE
‘Abb. 28 Berechnetete Zeitabhängigkeit der mitleren Fimhöhe für drei
Wachstumsbedingungen gegeben durch das Verhältnis der
‘charakterstschon Zeikonstanten 8, und 8, [Kasti77a]
7
Abb.29 Mitiore Fimhöhe zum Zeitpunkt 99%. igor Substratbedeckung
in Abhängigkeit von der Übersätigung (hier: S) [Kash77a]
Der Enfu des Substrats zeigt sich in der characerisischen Zeitkonstanten , und
‘dem kinetischen Index m, der ersten Lage. Die Autwachsrate R = dh/dt (gegeben
durch cie Stsigung der Kurve) it nach einiger Zeit in alen drei betachteten Fálen
eich, Der Achsenabschinit 1, der Asymptote mit der Abszise ist dagegen cha-
raktristioh für ce Kinetk der Schchtbicung.
Prinaipel solte sich t, aus Experimenten ermitein lassen. Die Unsicherheit des
Kurvenverlaufs bei kurzen Aufdampfzeiten infolge Defektnuklation und verschiedener
anderer Fehlerquellen (siehe dazu Abschnit 3.1) führt jedoch dazu, daß die Kur-
venverlufe im Experiment bei sehr hohen Üborsätigungen nicht unterschieden
werden können.
Wenn de Subsrebedeckung a, und ie micro Fimnôhe Ñ als Funkion der Za
bekannt ind, id sich ein Zeipunkt tgp deren, zu dem 99% der Oberläche
bedeckt sind ie zugehörige Fimhôhe wird ls bezeicmet.
Das Verh 8/8, geht gegen Nui, wenn cie Auffülzek fü ie erste Lage sehr vet
kürzer it, als für die wee Lage. Im Extrema würde das Substrat volständig be-
(deckt sein, bevor ie Abscheidung einer zweien Monolage begonnen het: hy, =f
Abb.29 Mitiore Fimhöhe zum Zeitpunkt 99%. igor Substratbedeckung
in Abhängigkeit von der Übersätigung (hier: S) [Kash77a]
Der Enfu des Substrats zeigt sich in der characerisischen Zeitkonstanten , und
‘dem kinetischen Index m, der ersten Lage. Die Autwachsrate R = dh/dt (gegeben
durch cie Stsigung der Kurve) it nach einiger Zeit in alen drei betachteten Fálen
eich, Der Achsenabschinit 1, der Asymptote mit der Abszise ist dagegen cha-
raktristioh für ce Kinetk der Schchtbicung.
Prinaipel solte sich t, aus Experimenten ermitein lassen. Die Unsicherheit des
Kurvenverlaufs bei kurzen Aufdampfzeiten infolge Defektnuklation und verschiedener
anderer Fehlerquellen (siehe dazu Abschnit 3.1) führt jedoch dazu, daß die Kur-
venverlufe im Experiment bei sehr hohen Üborsätigungen nicht unterschieden
werden können.
Wenn de Subsrebedeckung a, und ie micro Fimnôhe Ñ als Funkion der Za
bekannt ind, id sich ein Zeipunkt tgp deren, zu dem 99% der Oberläche
bedeckt sind ie zugehörige Fimhôhe wird ls bezeicmet.
Das Verh 8/8, geht gegen Nui, wenn cie Auffülzek fü ie erste Lage sehr vet
kürzer it, als für die wee Lage. Im Extrema würde das Substrat volständig be-
(deckt sein, bevor ie Abscheidung einer zweien Monolage begonnen het: hy, =f
18 Modedvortallungen zur Bicung dümer Fime
Das andere Extrem wird gegeben durch eine langsame Aufülung der ersten Mo-
nolage (9, + =) und/oder eine sehr schnee Aufülung der zweiten, rite ec. Lagen
0, + 0). Aut den Keimen der ersten Monoiage türmen sich immer mehr Lagen. es
kommt zur Bidung von nadeigen Kristallen (Whiskern) mit der Nadelschse
senkrecht zur Substratoberfäche. Belt = 1, ist dle abgeschiedene Masse außeror-
‘dentih groß, der Fm sehr dick (==).
Das Verhätnis 9/9, wird so zum entscheidenden Kriterium für den Wachstumsmode.
Wird ein bestimmtes Material aut ein Substrat aufgedampt, dann nehmen die
‚Aufülzeiten 8, und 8, mit steigender Übersätigung ab. Da beide unterschiedlich
stark an die Substrateigenschaften gekoppelt sind, ändert sich u.U. das Verhältnis
0 /8, in Abhängigkeit von der Üborsättgung (ADD. 2.9).
Diese Betrachtungen mögen den Oberbick über das dieser Arbeit zugrundeliegende
Kashchiev'sche Model abschloßen. Es sol edoch noch darauf hingewiesen werden,
daB meben Insel. und Schichtwachstum auch der Stranski-Krastanov-
Wachstumsmodus mit den Kintischen Gleichungen Kashchlevs nachvolzogen
werden kann. Darüber hinaus eignen sich diese Gleichungen offenbar gleichermaßen
zur Beschreibung "thermodynamischer” Keimbildung bei niedrigen Übersätigungen,
wie "atomisischer" Keimbildung bei hohen Übersättigungen. Experimente im Bereich
riedhiger Übersätigungen (Blasenkammer) haben inzwischen gezeigt, daß sich das
Kashchiov'sche Model auch dort bewährt IKash83]
Die experimentelle Veriizierung des Models läuft praktisch darauf hinaus, die Ande-
rung der Steigung der Funktion hygf&s) (den “Knick” in Abb, 29) nachzuweisen.
Entsprechende Rechnungen (Monte-Cario-Simuiationen) zeigen die erwartete
Änderung des Wachstumsmodus [Kash77b, Kais81). Für den Beginn der Konden-
sation legen mitlerweile auch Laborexperimente vor, in denen mittels Auger-
Elektronenspektroskopie gezeigt wurde, daß mit abnehmender Übersätigung die
Tendenz zu 3-dimensionalem Wachstum zunimmt [GIIBO. Laborexperiment im hier
betrachteten Wachstumsbereich (hohe Bedeckung) sind dagegen nicht bekannt.
[Neuere theoretische Arbeiten unter Verwendung des Ansatzes von Kashchiev be-
fn die Kistaltorm bei der Dampfphasenabscheidung (Kash, Kash84, Tay88)
Erschwerend für dio Theoriebidung ist, daß experimentelle Daten zur Kondensation
von Gold auf Alkalhalogeniden 2.2. noch mit Unsicherheiten von ein bis zwei
(Größenordnungen behaftet ind (sche Abschnitt 3.1) [Kash78, Kash78].
Das andere Extrem wird gegeben durch eine langsame Aufülung der ersten Mo-
nolage (9, + =) und/oder eine sehr schnee Aufülung der zweiten, rite ec. Lagen
0, + 0). Aut den Keimen der ersten Monoiage türmen sich immer mehr Lagen. es
kommt zur Bidung von nadeigen Kristallen (Whiskern) mit der Nadelschse
senkrecht zur Substratoberfäche. Belt = 1, ist dle abgeschiedene Masse außeror-
‘dentih groß, der Fm sehr dick (==).
Das Verhätnis 9/9, wird so zum entscheidenden Kriterium für den Wachstumsmode.
Wird ein bestimmtes Material aut ein Substrat aufgedampt, dann nehmen die
‚Aufülzeiten 8, und 8, mit steigender Übersätigung ab. Da beide unterschiedlich
stark an die Substrateigenschaften gekoppelt sind, ändert sich u.U. das Verhältnis
0 /8, in Abhängigkeit von der Üborsättgung (ADD. 2.9).
Diese Betrachtungen mögen den Oberbick über das dieser Arbeit zugrundeliegende
Kashchiev'sche Model abschloßen. Es sol edoch noch darauf hingewiesen werden,
daB meben Insel. und Schichtwachstum auch der Stranski-Krastanov-
Wachstumsmodus mit den Kintischen Gleichungen Kashchlevs nachvolzogen
werden kann. Darüber hinaus eignen sich diese Gleichungen offenbar gleichermaßen
zur Beschreibung "thermodynamischer” Keimbildung bei niedrigen Übersätigungen,
wie "atomisischer" Keimbildung bei hohen Übersättigungen. Experimente im Bereich
riedhiger Übersätigungen (Blasenkammer) haben inzwischen gezeigt, daß sich das
Kashchiov'sche Model auch dort bewährt IKash83]
Die experimentelle Veriizierung des Models läuft praktisch darauf hinaus, die Ande-
rung der Steigung der Funktion hygf&s) (den “Knick” in Abb, 29) nachzuweisen.
Entsprechende Rechnungen (Monte-Cario-Simuiationen) zeigen die erwartete
Änderung des Wachstumsmodus [Kash77b, Kais81). Für den Beginn der Konden-
sation legen mitlerweile auch Laborexperimente vor, in denen mittels Auger-
Elektronenspektroskopie gezeigt wurde, daß mit abnehmender Übersätigung die
Tendenz zu 3-dimensionalem Wachstum zunimmt [GIIBO. Laborexperiment im hier
betrachteten Wachstumsbereich (hohe Bedeckung) sind dagegen nicht bekannt.
[Neuere theoretische Arbeiten unter Verwendung des Ansatzes von Kashchiev be-
fn die Kistaltorm bei der Dampfphasenabscheidung (Kash, Kash84, Tay88)
Erschwerend für dio Theoriebidung ist, daß experimentelle Daten zur Kondensation
von Gold auf Alkalhalogeniden 2.2. noch mit Unsicherheiten von ein bis zwei
(Größenordnungen behaftet ind (sche Abschnitt 3.1) [Kash78, Kash78].
Lteraturiberick Uber experinentae Untersuchungen 19
3. Literaturüberblick über experimentelle Untersuchungen
Experimentele und theoretische Untersuchungen zur heterogenen Keimbildung auf
Substraten werden seit über 60 Jahren durchgeführt. Es muß erstaunen, daß ange-
sichts der mangelhaften quanttatven Übereinstimmung der experimentelle Ergeb-
rigse untereinander, theoretische Modelle überhaupt Fortschrite gemacht haben.
Dies git gleichermaßen für Experimente zur heterogenen Keimbildung wie zum ori-
entirten Fimwachstum.
Der folgende Literaturüberblick konzentriert sich vomehmlich auf Systeme schwacher
Wechselwirkung (Metal auf Alkalihalogeniden) und hier vor allem auf das System
Gold/(001)NaCl. Die mäßige Reproduzierbarkeit der bei diesem Aufdampfsystem
erhaltenen Ergebnisse - Unterschiede von mehreren Größenordnungen bei der
Keimbildungsrate waren die Regel (dokumentiert in Tabelle 2 in [Vena84]) - hat
zahlreiche Gruppen bewogen, in nahezu detektwischer Weise möglichen Fehior-
quellen nachzuspüren [Vel82a+b, Hars84, Ushe87a.c].
3.1 _ Verbesserung der Experimentiertechnik
Die ersten Experimente zur heterogenen Keimbillung wurden unter Hochvakuum-
"bedingungen und ohne Kontrolo des Restvakuums durchgeführt. Offenbar unter-
schätzte man die Störempfindichkeit der Vorgänge, die bei der Keimbildung eine
Rolle spielen. Erst in den 60er Jahren haben sich hier Utrahochvakuumtschniken
durchgesetzt. Oberfichenanalyik wie Auger Electron Spectroscopy (AES), Low
Energy Electron Difraction (LEED) und Reflection High Energy Electron Diffraction
(RHEED) trugen dazu bei, wesentliche Störfaktoren zu erkennen. [Pash75, Hars76]
Wichtigstes analyisches Instrument aber ist nach wie vor das Transmissions-
Esektronenmiroskop (TEM). Die Beliebtheit dieses Instruments ist eng verknüpft mit
der von Bassett im Jahre 1958 eingeführten Technik zur Dekoration von
Obertächenstrukturen und -defekten: Auf Steinsalz aufgedampfte Goldpartkel frere
erin ihrer Lage durch einen anschließend aufgedampften Kohlefim. Dieser (amorphe)
Kohlofim mit den darin eingeschlossenen Goldpartkein lat sich durch Eintauchen in
Wasser vom Substrat ablösen und zeigt - auf einen Objekträger aufgebracht - im
‘TEM die Umrisse der verglichen mit Kohlenstoff sehr viel stärker absorbierenden
Goldpartkel (Bass58, Bass60),
3. Literaturüberblick über experimentelle Untersuchungen
Experimentele und theoretische Untersuchungen zur heterogenen Keimbildung auf
Substraten werden seit über 60 Jahren durchgeführt. Es muß erstaunen, daß ange-
sichts der mangelhaften quanttatven Übereinstimmung der experimentelle Ergeb-
rigse untereinander, theoretische Modelle überhaupt Fortschrite gemacht haben.
Dies git gleichermaßen für Experimente zur heterogenen Keimbildung wie zum ori-
entirten Fimwachstum.
Der folgende Literaturüberblick konzentriert sich vomehmlich auf Systeme schwacher
Wechselwirkung (Metal auf Alkalihalogeniden) und hier vor allem auf das System
Gold/(001)NaCl. Die mäßige Reproduzierbarkeit der bei diesem Aufdampfsystem
erhaltenen Ergebnisse - Unterschiede von mehreren Größenordnungen bei der
Keimbildungsrate waren die Regel (dokumentiert in Tabelle 2 in [Vena84]) - hat
zahlreiche Gruppen bewogen, in nahezu detektwischer Weise möglichen Fehior-
quellen nachzuspüren [Vel82a+b, Hars84, Ushe87a.c].
3.1 _ Verbesserung der Experimentiertechnik
Die ersten Experimente zur heterogenen Keimbillung wurden unter Hochvakuum-
"bedingungen und ohne Kontrolo des Restvakuums durchgeführt. Offenbar unter-
schätzte man die Störempfindichkeit der Vorgänge, die bei der Keimbildung eine
Rolle spielen. Erst in den 60er Jahren haben sich hier Utrahochvakuumtschniken
durchgesetzt. Oberfichenanalyik wie Auger Electron Spectroscopy (AES), Low
Energy Electron Difraction (LEED) und Reflection High Energy Electron Diffraction
(RHEED) trugen dazu bei, wesentliche Störfaktoren zu erkennen. [Pash75, Hars76]
Wichtigstes analyisches Instrument aber ist nach wie vor das Transmissions-
Esektronenmiroskop (TEM). Die Beliebtheit dieses Instruments ist eng verknüpft mit
der von Bassett im Jahre 1958 eingeführten Technik zur Dekoration von
Obertächenstrukturen und -defekten: Auf Steinsalz aufgedampfte Goldpartkel frere
erin ihrer Lage durch einen anschließend aufgedampften Kohlefim. Dieser (amorphe)
Kohlofim mit den darin eingeschlossenen Goldpartkein lat sich durch Eintauchen in
Wasser vom Substrat ablösen und zeigt - auf einen Objekträger aufgebracht - im
‘TEM die Umrisse der verglichen mit Kohlenstoff sehr viel stärker absorbierenden
Goldpartkel (Bass58, Bass60),
2 LUreraturdbesck ber experimental Untersuchungen
Übliche AbbidungsmaBstébe bewogen sich im Bereich 5000 ... 50000 facher lateraler
VergóBerung. Zusâtziche kristalographische Informationen über Orientierungen der
Kistalito untereinander und relativ zum Substrat lassen sich durch Feinbereichs-
beugung und Dunkelfeldabbildungen erhalten [Pusk76}.
Mi hochauflösenden Elektronenmikroskopen (HREM) werden heute laterale AUfIO-
sungen in der Größenordnung von Atomdurchmessem erzielt [Mark81, Smit1].
Parallel dazu wurden "weak-beam’-Techriken am TEM entwickelt mit denen der
(Greidimensionale) Habitus durchstrahibarer Metalteichen (>2 nm) bestimmt werden
kann [Yaca8t, AvalB6]. Die insitu Beobachtung des Krstalitwachstums mit einer
‚Auflösung von etwa 10 nm ist miterweile auch mi einem Rasterelektronenmikroskop
gelungen [Hart78].
Mi diesen und weiteren Techniken [Bass59, Marc69, LeLa78] ist es heute möglich,
mit hoher Ortsaufösung sowohl die chemische Zusammensetzung und Oberfä-
‚chenbeschaffenheit der Substrate vor der Abscheidung wie anschließend Größe,
Form, Anordnung und Struktur der ebgeschiedenen Metalparikel zu untersuchen.
Eine In-siu-Anwendung der Analytik ist allerdings dadurch eingeschränkt, daß
Photonen- und Elektronenbeschuß der Substratoberfläche vor und während der
‘Aufdampfung die Keimbildungsrate beeinflussen. Soll das dynamische Verhalten
abgeschiedener Kristalite (Beweglichkeit, Verschmelzen, Umorientioren) studiert
werden, müssen eventuelle Folgen eines Elektronenbeschusses in Kauf genommen
werden.
Eine ausführliche Darstellung analylischer Techniken im Zusammenhang mit
Dünnnschichtproblemen findet sich z.B. bei Murt & Guldner [Murt69], Stowell
[Ston60, Stow75], Poppa [Popp7S, Popp84] und Vook [Vook7S, Vook82].
32 _ Fehlerquellen bel Kelmbiidungsexperimenten
Die experimentell zugänglichen Parameter bei Experimenten zur Kombiidung wie
auch zum Filmwachstum lassen sich bei vorgegebenen System (Substrat / Auf-
dampímateria) etwas wilkürich eintllen in: Einstellgrágen, Fehlerquellen und Ziel-
größen (siehe Tabelle 3-1). Die Kenntnis der Fehlerquellen bestimmt die Verläßlichkeit
der Zieigrößen, die z.B. als Eingabewerte für Modelrechnungen zur Keimbildung
(Zinsmeister/ Venables, Kashchiev etc.) Verwendung finden.
Übliche AbbidungsmaBstébe bewogen sich im Bereich 5000 ... 50000 facher lateraler
VergóBerung. Zusâtziche kristalographische Informationen über Orientierungen der
Kistalito untereinander und relativ zum Substrat lassen sich durch Feinbereichs-
beugung und Dunkelfeldabbildungen erhalten [Pusk76}.
Mi hochauflösenden Elektronenmikroskopen (HREM) werden heute laterale AUfIO-
sungen in der Größenordnung von Atomdurchmessem erzielt [Mark81, Smit1].
Parallel dazu wurden "weak-beam’-Techriken am TEM entwickelt mit denen der
(Greidimensionale) Habitus durchstrahibarer Metalteichen (>2 nm) bestimmt werden
kann [Yaca8t, AvalB6]. Die insitu Beobachtung des Krstalitwachstums mit einer
‚Auflösung von etwa 10 nm ist miterweile auch mi einem Rasterelektronenmikroskop
gelungen [Hart78].
Mi diesen und weiteren Techniken [Bass59, Marc69, LeLa78] ist es heute möglich,
mit hoher Ortsaufösung sowohl die chemische Zusammensetzung und Oberfä-
‚chenbeschaffenheit der Substrate vor der Abscheidung wie anschließend Größe,
Form, Anordnung und Struktur der ebgeschiedenen Metalparikel zu untersuchen.
Eine In-siu-Anwendung der Analytik ist allerdings dadurch eingeschränkt, daß
Photonen- und Elektronenbeschuß der Substratoberfläche vor und während der
‘Aufdampfung die Keimbildungsrate beeinflussen. Soll das dynamische Verhalten
abgeschiedener Kristalite (Beweglichkeit, Verschmelzen, Umorientioren) studiert
werden, müssen eventuelle Folgen eines Elektronenbeschusses in Kauf genommen
werden.
Eine ausführliche Darstellung analylischer Techniken im Zusammenhang mit
Dünnnschichtproblemen findet sich z.B. bei Murt & Guldner [Murt69], Stowell
[Ston60, Stow75], Poppa [Popp7S, Popp84] und Vook [Vook7S, Vook82].
32 _ Fehlerquellen bel Kelmbiidungsexperimenten
Die experimentell zugänglichen Parameter bei Experimenten zur Kombiidung wie
auch zum Filmwachstum lassen sich bei vorgegebenen System (Substrat / Auf-
dampímateria) etwas wilkürich eintllen in: Einstellgrágen, Fehlerquellen und Ziel-
größen (siehe Tabelle 3-1). Die Kenntnis der Fehlerquellen bestimmt die Verläßlichkeit
der Zieigrößen, die z.B. als Eingabewerte für Modelrechnungen zur Keimbildung
(Zinsmeister/ Venables, Kashchiev etc.) Verwendung finden.
Lreraturdberick ber experimental Untersuchungen at
Tabell 8-1 Parameter bei Experimenten zur Keimbildung
und zum Wachstum dünner Filme.
Einstellgrößen = Substrattomporatur
a Aufdampfrate
‘= Aufdampfdauer
Fehlerquellen = Ratebestimmung
= Temperaturbestimmung
= intinsische Substratdefekte
prozessbedingte Störungen
= Bestimmung der abgeschiedenen Masse
= Bestimmung der Bedeckung
= Unbekannte
Zeigrößen ahgeschiedene Masse
Gusterdichte (der mit TEM sichtbaren Ciuster)
Maximalwer der Ousterdichte
Bedeckungsgrad der Substratobertche |
3.2.1 Bestimmung von Dampfdruck, Aufdampfrate und Substrattemperatur
Keimbidungsexperimente werden meist im Bereich kleiner Substratbedeckungen
(<20 %) und -belegungen (N, < 109 cm) durchgeführt. Dementsprechend legen
die Aufdampfraten in der Größenordnung R = 10°... 10'* cms, Zur Erzeugung
dieser geringen Raten werden Erfusionszellen (s0g. Knucsen-Zelen) benutzt. Dabei
handelt es sich um behelabare Behälter, die bis auf eine kleine Öffnung alleiig
geschlossen sind. Je nach Konstruktion (Dimension der Zelle, Größe der Öffnung,
Blenden) vorit ein mehr oder weniger stark gerichteter Dampfstrahl de Eftusions-
zole (Glan70]. Ofentemperatur und Desorplionsrate lassen sich ziemich gensu
bestimmen; damit ergibt sich für den Gieichgewichtsdampfcruck des verdamplenden
Materials en relativ geringer Fehler (+2%)
Wenn höhere Auldamptaten der Größenordnung R = 1015. 1018 om?" benötigt
werden, sind Efusionszelen nicht praktkabel. Hier werden flache widerstandsbe-
hice Metalstrefen mit Vorielung zur Aufnahme des Verdampfungsmaterals ein-
Tabell 8-1 Parameter bei Experimenten zur Keimbildung
und zum Wachstum dünner Filme.
Einstellgrößen = Substrattomporatur
a Aufdampfrate
‘= Aufdampfdauer
Fehlerquellen = Ratebestimmung
= Temperaturbestimmung
= intinsische Substratdefekte
prozessbedingte Störungen
= Bestimmung der abgeschiedenen Masse
= Bestimmung der Bedeckung
= Unbekannte
Zeigrößen ahgeschiedene Masse
Gusterdichte (der mit TEM sichtbaren Ciuster)
Maximalwer der Ousterdichte
Bedeckungsgrad der Substratobertche |
3.2.1 Bestimmung von Dampfdruck, Aufdampfrate und Substrattemperatur
Keimbidungsexperimente werden meist im Bereich kleiner Substratbedeckungen
(<20 %) und -belegungen (N, < 109 cm) durchgeführt. Dementsprechend legen
die Aufdampfraten in der Größenordnung R = 10°... 10'* cms, Zur Erzeugung
dieser geringen Raten werden Erfusionszellen (s0g. Knucsen-Zelen) benutzt. Dabei
handelt es sich um behelabare Behälter, die bis auf eine kleine Öffnung alleiig
geschlossen sind. Je nach Konstruktion (Dimension der Zelle, Größe der Öffnung,
Blenden) vorit ein mehr oder weniger stark gerichteter Dampfstrahl de Eftusions-
zole (Glan70]. Ofentemperatur und Desorplionsrate lassen sich ziemich gensu
bestimmen; damit ergibt sich für den Gieichgewichtsdampfcruck des verdamplenden
Materials en relativ geringer Fehler (+2%)
Wenn höhere Auldamptaten der Größenordnung R = 1015. 1018 om?" benötigt
werden, sind Efusionszelen nicht praktkabel. Hier werden flache widerstandsbe-
hice Metalstrefen mit Vorielung zur Aufnahme des Verdampfungsmaterals ein-
2 Lortwberbiek Uber experiments Untersuchungen
gesetzt. Der Dampfstrahl aus diesen "Booten" ist wesentlich weniger gerichtet als bei
Knudsen-Zellen, er folgt einem Kosinusgesetz [Gian7D, Depp81). Die Bestimmung
des Gleichgewichtsdampfcrucks (siehe Anhang A) ist wesentlich ungenauer durch-
führbar als bei Etusionszellen. Der Fehler legt im Bereich von + 10% des ermittelten
Werts.
Für dio Bestimmung der Autdampiato am Substraticistal gibt es verschiedene
Möglichkeiten. [Gian70, Hars78]. Meist wird gleichzelig mt dem Substrat ein
Schwingauarz mitbedampt. Innerhalb gewisser Grenzen ist die Verschiebung der
Resonanzirequenz dieses Quarzes proportional zur aufgedampften Masse. Für eine
testo Aufdampfgeometie läßt sich eine Eichung durehgeführen. Das Signal des
Ratemessors kann dazu verwendet werden, die Verdamptungsquelle (über eine
Tryrstorsteuerung) zur Abgabe einer halbwegs konstanten Rate zu veranlassen
(vergl. Abschnit 4.1).
Die Ermitlung der Substratemperatur ist häufig dadurch erschwert, daß das Substrat
kurz vor der Aufdamplung in-situ gespalten werden sol, um eine “rische' Substrat-
Oberfläche anbieten zu können. Praktisch lut es dann darauf hinaus, die Tempo:
ratur einer Stelle knapp unter der Subsiratoberläche gegen eine mitbeheizte besser
zugängliche Referenzstelle in der Nähe zu kalbrieren (vergl. Abschnitt 4.1) [Sten80].
Die Reproduzierbarkeit der Probeneinspannung (thermischer Kontakt) bestimmt
wesentich die Genauigkeit der Temperaturmessung.
3.2.2 Substratdefekte und prozessbedingte Störungen
Es ist seit langom bekannt, daß an Inhomogenitäten von Substratoberflächen bevor-
zugt Keimbildung einsetzt [Bass58, Beih60]. Man bedient sich gerne dieses
Phänomens, um z.B. Versetzungen, Oberflächenstufen und Verunreinigungen in und
auf der Probenobertäche zu dekorieren [Beth85, Beih82]. Das Dekorationsverhalten
wird auf der Basis thermodynamischer wie atomistischer Keimbildungstheorien gut
verstanden [Reic8Da]. Der statistische Charakter einer Koimbildung auf perfekten
Substrat wird durch die unvermeidbaren Oberflächendefekte allerdings mehr oder
weniger stark gestört. Die Analyse des Substratmatorils hat gerade im Falle von NaCl
Interessante EinfuBtektoren zutage gefördert.
Aus Reinstmaterial erschmoizene NaClEinkristale (übliches Verfahren: Nacken-
Kyropoulos) sind weit vom strukturellen Perfektionsgrad moderner Halbleiter entfernt.
gesetzt. Der Dampfstrahl aus diesen "Booten" ist wesentlich weniger gerichtet als bei
Knudsen-Zellen, er folgt einem Kosinusgesetz [Gian7D, Depp81). Die Bestimmung
des Gleichgewichtsdampfcrucks (siehe Anhang A) ist wesentlich ungenauer durch-
führbar als bei Etusionszellen. Der Fehler legt im Bereich von + 10% des ermittelten
Werts.
Für dio Bestimmung der Autdampiato am Substraticistal gibt es verschiedene
Möglichkeiten. [Gian70, Hars78]. Meist wird gleichzelig mt dem Substrat ein
Schwingauarz mitbedampt. Innerhalb gewisser Grenzen ist die Verschiebung der
Resonanzirequenz dieses Quarzes proportional zur aufgedampften Masse. Für eine
testo Aufdampfgeometie läßt sich eine Eichung durehgeführen. Das Signal des
Ratemessors kann dazu verwendet werden, die Verdamptungsquelle (über eine
Tryrstorsteuerung) zur Abgabe einer halbwegs konstanten Rate zu veranlassen
(vergl. Abschnit 4.1).
Die Ermitlung der Substratemperatur ist häufig dadurch erschwert, daß das Substrat
kurz vor der Aufdamplung in-situ gespalten werden sol, um eine “rische' Substrat-
Oberfläche anbieten zu können. Praktisch lut es dann darauf hinaus, die Tempo:
ratur einer Stelle knapp unter der Subsiratoberläche gegen eine mitbeheizte besser
zugängliche Referenzstelle in der Nähe zu kalbrieren (vergl. Abschnitt 4.1) [Sten80].
Die Reproduzierbarkeit der Probeneinspannung (thermischer Kontakt) bestimmt
wesentich die Genauigkeit der Temperaturmessung.
3.2.2 Substratdefekte und prozessbedingte Störungen
Es ist seit langom bekannt, daß an Inhomogenitäten von Substratoberflächen bevor-
zugt Keimbildung einsetzt [Bass58, Beih60]. Man bedient sich gerne dieses
Phänomens, um z.B. Versetzungen, Oberflächenstufen und Verunreinigungen in und
auf der Probenobertäche zu dekorieren [Beth85, Beih82]. Das Dekorationsverhalten
wird auf der Basis thermodynamischer wie atomistischer Keimbildungstheorien gut
verstanden [Reic8Da]. Der statistische Charakter einer Koimbildung auf perfekten
Substrat wird durch die unvermeidbaren Oberflächendefekte allerdings mehr oder
weniger stark gestört. Die Analyse des Substratmatorils hat gerade im Falle von NaCl
Interessante EinfuBtektoren zutage gefördert.
Aus Reinstmaterial erschmoizene NaClEinkristale (übliches Verfahren: Nacken-
Kyropoulos) sind weit vom strukturellen Perfektionsgrad moderner Halbleiter entfernt.
LUrorauriborbiek Uber exporinnteto Untersuchungen 2
Komgrenzen, Subkomgrenzen und Risse im Kristalvolumen sind häufig, Verset-
zungscichten oberhalb 105 om? die Regel. Während des Kristalwachstums oder
später (2.8, durch Spalten) entstandene Gitterverspannungen lassen sich bereits mit
geringem Aufwand polarisationsoptisch nachweisen. {Kear58, Mend62, Frei75]
Schmelzgezüchtete NaCl-Kristalle zeigen die gleiche Defektstruktur wie die isotypen
MgO- bzw. LF-Kristalle. Spalflächen sind die {100}-Ebenen, Gleitung findet primär
auf {110}-Ebenen stat [RODISS, Kol70, Wain77, Egge8t, Hit82]. Bereits im Jahre
1956 gelang es Amelinck« durch Eindifusion von Natriummetall das Versetzungs-
netzwerk im Kristalvolumen optisch sichtbar zu machen [AmelS6, Amel]
Beim Spalten eines Kritals werden Komgrenzen und Versetzungslnien
“durchgeschniten”. Diverse Kistalstórungen sind in lonenkrstallen mit lokalen
Ladungszonen verbunden, die bei NACI im Fall von Stufenversetzungen mit b
<110>/2 zum Auftreten von Ladungen auf der Ausstoßfäche (100) führen (Amet79,
Hit2, Golo85, Kel86]. Im Ultrahochvakuum werden diese Ladungen je nach Trans-
porimechanismus (bei NaC! unterhalb 400°C: kationischer Ladungstransport
[Gree78]) unter Umständen erst nach Minuten abgeführt. Massenspektrometrische
Studien an einigen Alkalhalogeniden haben darüber hinaus ergeben, daß die Kompo-
nenten beim Spaltvorgang in geringem Umfang fei gesetzt werden [Gal70]
Ein systematischer Einfluß der "Wartezeit‘ (Zeit zwischen dem Spalten und dem
Beginn der Aufdamplung) auf die Keimbildungshäufigkeit wurde erstmals im Jahre
1984 von Harsdortf [Harsß4] berichtet. Bei einer Aufdamptrate R = 2,2-10'9 cms",
ner Substrattemperatur T = 603 K und einer Aufdampfdauer t = 35 $ zeigte sich
eine Erhöhung der Glusterdichte bis zum Faktor 10 gegenüber dem "Normalwert, der
nach einer Wartezeit von 20 s erreicht wurde.*
Die Entstehung der mit der Bassett-Methode dekorierten Strukturen auf den (100)
Spaltfchen ist Inzwischen weitgehend gokirt Als Beispiele seinen genannt: Klein-
winkel - Kippgrenzen [Scho82], Quergleiten von Schraubenversetzungen [Mess82],
pendeinde Versetzungen bei hoher Rissgeschwindigkeit [SchmB2], Wechselwirkung
von Spaltissen mit "Hindemissen" [Forw6S] und “unstetes" Durchbewegen der
Risstront [Wain78].
* Leider wurde dise Ergebnisse rs nach Abschluß der Probanpraparation für die vorlogende
‘rbot bekannt. Di he untersuchten Proben wurden nach eins durchschnätichen Wartezeit
von 6. 10 mit deutich höherer Aufdampfraie (R= 12:10" cms”) bacampñ. Dannoeh kann
rich ausgesctiosson werden, daß nicht abgelte Oberlächeniadungen das Finwachsum In
(er Arlangsphasoboelntus haben
Komgrenzen, Subkomgrenzen und Risse im Kristalvolumen sind häufig, Verset-
zungscichten oberhalb 105 om? die Regel. Während des Kristalwachstums oder
später (2.8, durch Spalten) entstandene Gitterverspannungen lassen sich bereits mit
geringem Aufwand polarisationsoptisch nachweisen. {Kear58, Mend62, Frei75]
Schmelzgezüchtete NaCl-Kristalle zeigen die gleiche Defektstruktur wie die isotypen
MgO- bzw. LF-Kristalle. Spalflächen sind die {100}-Ebenen, Gleitung findet primär
auf {110}-Ebenen stat [RODISS, Kol70, Wain77, Egge8t, Hit82]. Bereits im Jahre
1956 gelang es Amelinck« durch Eindifusion von Natriummetall das Versetzungs-
netzwerk im Kristalvolumen optisch sichtbar zu machen [AmelS6, Amel]
Beim Spalten eines Kritals werden Komgrenzen und Versetzungslnien
“durchgeschniten”. Diverse Kistalstórungen sind in lonenkrstallen mit lokalen
Ladungszonen verbunden, die bei NACI im Fall von Stufenversetzungen mit b
<110>/2 zum Auftreten von Ladungen auf der Ausstoßfäche (100) führen (Amet79,
Hit2, Golo85, Kel86]. Im Ultrahochvakuum werden diese Ladungen je nach Trans-
porimechanismus (bei NaC! unterhalb 400°C: kationischer Ladungstransport
[Gree78]) unter Umständen erst nach Minuten abgeführt. Massenspektrometrische
Studien an einigen Alkalhalogeniden haben darüber hinaus ergeben, daß die Kompo-
nenten beim Spaltvorgang in geringem Umfang fei gesetzt werden [Gal70]
Ein systematischer Einfluß der "Wartezeit‘ (Zeit zwischen dem Spalten und dem
Beginn der Aufdamplung) auf die Keimbildungshäufigkeit wurde erstmals im Jahre
1984 von Harsdortf [Harsß4] berichtet. Bei einer Aufdamptrate R = 2,2-10'9 cms",
ner Substrattemperatur T = 603 K und einer Aufdampfdauer t = 35 $ zeigte sich
eine Erhöhung der Glusterdichte bis zum Faktor 10 gegenüber dem "Normalwert, der
nach einer Wartezeit von 20 s erreicht wurde.*
Die Entstehung der mit der Bassett-Methode dekorierten Strukturen auf den (100)
Spaltfchen ist Inzwischen weitgehend gokirt Als Beispiele seinen genannt: Klein-
winkel - Kippgrenzen [Scho82], Quergleiten von Schraubenversetzungen [Mess82],
pendeinde Versetzungen bei hoher Rissgeschwindigkeit [SchmB2], Wechselwirkung
von Spaltissen mit "Hindemissen" [Forw6S] und “unstetes" Durchbewegen der
Risstront [Wain78].
* Leider wurde dise Ergebnisse rs nach Abschluß der Probanpraparation für die vorlogende
‘rbot bekannt. Di he untersuchten Proben wurden nach eins durchschnätichen Wartezeit
von 6. 10 mit deutich höherer Aufdampfraie (R= 12:10" cms”) bacampñ. Dannoeh kann
rich ausgesctiosson werden, daß nicht abgelte Oberlächeniadungen das Finwachsum In
(er Arlangsphasoboelntus haben
2 Uoraturdbrbick über experimental Untersuchungen
Die durch Spaten erzeugten Oberlächenstrukturen ändern sich unter dem Einfluß
von Wasserdampf oder auch erhöhter Kistaltemperatur (Abdamplen) mit der Zei. Zu
‚nennen sind hier besonders die Arbeiten der Gruppe um Bethge [Beth69, Beth75,
Kél82]. Im Ulrahochvakuum dampft eine Atomlage an einer Schraubenversetzung
bel einer Substrattemperatur von 300 °C in etwa 4-7 Stunden ab; bei 400°C dauert es
‘nur noch etwa 20-30 Sekunden [Beth74].
‘Substratverunreinigungen wurden als Störfaktor bei Keimbildungsexperimenten erst
ab Mitte der 70er Jahre systematisch untersucht. Vor alem der Einfluß zweiwertigor
Kationen wird seither mißtrauisch beobachtet, da diese das elektrostatische Potential
in der Substratoberfäche dort stören, wo sie anstelle einwertiger Na* Ionen einge-
baut sind [Yeca75]. An definiert dotierten Na-Substraten beobachteten Stenzel &
Bethge [Sten76] eine annähernd lineare Erhöhung der Clusterdichte mit der Ca” * -
Verunreinigungskonzentration in der Oberfläche. In der Folge mußten weltweit fast
alle Keimbildungsexperimente am System Ay/NaCI mit chemisch reineren Substraten
(Konzentration zweiwertger Kationen < 2 ppm) wiederholt werden.
Bereits im Jahre 1969 hatten Green et al. [Gree69, 8.492] festgestelt: we conclude
that alka impurities originating at the source can influence the flm growth via their
‚charge (when ionized), via their energy (when accelerated), and via their chemical
reactivity (at suffciently high flux)’. In diesem Zusammenhang wurde 2.8. überlgt,
wie sich die Keimbildungshäufgkeit durch Bestrahien mi energiereichen Elektronen
geziet anheben lassen sole (Ueda
Merkwürdigerweise wurde bei Keimbidungsexperimenten erst wesentlich später
nachgewiesen, daß die Emission von Verunreinigungen im Aufdampfmaterial sowie
die Erzeugung von Punktdefekten durch niederenergetische Sekundärelektronen und
lonen die Clusterdichte drastisch anhebt [Kroh79, Hars82]
Reinere Substrate und Aufdamptmateriaien aber auch speziell konstruierte
Verdampfer (Knudsen-Zellen mit gekapselter Elektronenkanone) haben seither die
beobachteten Haftkooffzienten und Clusterdichten um etwa 1... 2 Größenordnungen
sinken lassen [Sten80, Vell82a, Hars84, Ushe87a+b]
Die durch Spaten erzeugten Oberlächenstrukturen ändern sich unter dem Einfluß
von Wasserdampf oder auch erhöhter Kistaltemperatur (Abdamplen) mit der Zei. Zu
‚nennen sind hier besonders die Arbeiten der Gruppe um Bethge [Beth69, Beth75,
Kél82]. Im Ulrahochvakuum dampft eine Atomlage an einer Schraubenversetzung
bel einer Substrattemperatur von 300 °C in etwa 4-7 Stunden ab; bei 400°C dauert es
‘nur noch etwa 20-30 Sekunden [Beth74].
‘Substratverunreinigungen wurden als Störfaktor bei Keimbildungsexperimenten erst
ab Mitte der 70er Jahre systematisch untersucht. Vor alem der Einfluß zweiwertigor
Kationen wird seither mißtrauisch beobachtet, da diese das elektrostatische Potential
in der Substratoberfäche dort stören, wo sie anstelle einwertiger Na* Ionen einge-
baut sind [Yeca75]. An definiert dotierten Na-Substraten beobachteten Stenzel &
Bethge [Sten76] eine annähernd lineare Erhöhung der Clusterdichte mit der Ca” * -
Verunreinigungskonzentration in der Oberfläche. In der Folge mußten weltweit fast
alle Keimbildungsexperimente am System Ay/NaCI mit chemisch reineren Substraten
(Konzentration zweiwertger Kationen < 2 ppm) wiederholt werden.
Bereits im Jahre 1969 hatten Green et al. [Gree69, 8.492] festgestelt: we conclude
that alka impurities originating at the source can influence the flm growth via their
‚charge (when ionized), via their energy (when accelerated), and via their chemical
reactivity (at suffciently high flux)’. In diesem Zusammenhang wurde 2.8. überlgt,
wie sich die Keimbildungshäufgkeit durch Bestrahien mi energiereichen Elektronen
geziet anheben lassen sole (Ueda
Merkwürdigerweise wurde bei Keimbidungsexperimenten erst wesentlich später
nachgewiesen, daß die Emission von Verunreinigungen im Aufdampfmaterial sowie
die Erzeugung von Punktdefekten durch niederenergetische Sekundärelektronen und
lonen die Clusterdichte drastisch anhebt [Kroh79, Hars82]
Reinere Substrate und Aufdamptmateriaien aber auch speziell konstruierte
Verdampfer (Knudsen-Zellen mit gekapselter Elektronenkanone) haben seither die
beobachteten Haftkooffzienten und Clusterdichten um etwa 1... 2 Größenordnungen
sinken lassen [Sten80, Vell82a, Hars84, Ushe87a+b]
Lteraturberick Uber experimental Untersuchungen 2
3.2.3. Bestimmung von abgeschiedener Mi
e und Bedeckung
Zur Bostmmung des Kondonsatonskoeffzienten (Belegung: Masso/om?) und der
ritteren Schichtdicke eignen sich zahlreiche Messmethoden. Während früher opte
‘schon Verfahren und Mikrowaagen der Vorzug gegeben wurde, haben sich heute
durchgesetzt: Röntgenfuoreszenz, Auger-Elektronenspektroskopie und lonenrück-
Streuung (RBS). [MayeS0, Nid, Amo74, LeLa78, Hars82, Vena84, CouiBs]
Diese Verfahren beziehen ire Informationen von Probenstellen, dio nach Möglichkeit
reprásentativ für einen defektarmen Probenbereich sein sollen. Selbst wenn Messung
und Auswertung korrekt durchgeführt wurden (unsystematische Fehler < 5% ), ist
aber leider nicht unmittelbar sicher, ob die so ermittelte Atombelegung "brauchbar ist
(eu den Kiterien siehe Abschnitt 6). Der Auswertealgorithmus für die in dieser Arbeit
verwendeten RBS-Mossungen ist in Anhang B wiedergegeben.
Zur Bestimmung der Bedeckung (prozentuale bedeckte Substratoberfläche) werden
die Goldcluster mit der von Bassett [Bass58] eingeführten Technik als Schattenrisse
im TEM abgebildet. Der Anteil der von Goldclustern bedeckte Fläche I sich mi ei
ner Helfeldaufnahme z.B. elektronisch auszählen. Bei niedrigen Bedeckungen be-
ret es meist keine Schwierigkeiten, Probenbereiche zu finden, in denen keine De:
fektdekoration stattgefunden hat. Bei höheren Bedeckungen müssen statistische
Kriterion benutzt werden, um gostörte von ungestörten Bereichen zu unterscheiden
(siehe Abschnitt 6). Ein weiteres Problem besteht darin, daß die kleinsten stabilen
Kelme im TEM noch nicht sichtbar sind, bei einer RBS-Messung aber "miterfaßt“
werden. Wegen der dieser Arbeit verwendeten hohen Aufdampfraten und
Bedeckungen können Flächen- und Volumenantel “unsichtbarer” Cluster allerdings
vernächlässigt werden.
3.2.4 Nicht quantifizierte Stôrlaktoren
Die Anzahl der defektbedingten Keimbidungszentren ist nicht notwendigerweise
konstant während einer Aufdampfung. Bei hohen Substrattemperaturen findet eine
nennenswerte Abdampfung des Substratmaterals statt. Dadurch wird die Oberfläche
rauh, Auf diese Weise können ständig neue Keimbildungszentren entstehen.
Man weiß heute, daß Goldoluster bis hinab zu Substrattemperaturen von 183 K noch
beweglich sind [Ushe87c]. Mi steigender Substrattemperatur erhalten immer größere
3.2.3. Bestimmung von abgeschiedener Mi
e und Bedeckung
Zur Bostmmung des Kondonsatonskoeffzienten (Belegung: Masso/om?) und der
ritteren Schichtdicke eignen sich zahlreiche Messmethoden. Während früher opte
‘schon Verfahren und Mikrowaagen der Vorzug gegeben wurde, haben sich heute
durchgesetzt: Röntgenfuoreszenz, Auger-Elektronenspektroskopie und lonenrück-
Streuung (RBS). [MayeS0, Nid, Amo74, LeLa78, Hars82, Vena84, CouiBs]
Diese Verfahren beziehen ire Informationen von Probenstellen, dio nach Möglichkeit
reprásentativ für einen defektarmen Probenbereich sein sollen. Selbst wenn Messung
und Auswertung korrekt durchgeführt wurden (unsystematische Fehler < 5% ), ist
aber leider nicht unmittelbar sicher, ob die so ermittelte Atombelegung "brauchbar ist
(eu den Kiterien siehe Abschnitt 6). Der Auswertealgorithmus für die in dieser Arbeit
verwendeten RBS-Mossungen ist in Anhang B wiedergegeben.
Zur Bestimmung der Bedeckung (prozentuale bedeckte Substratoberfläche) werden
die Goldcluster mit der von Bassett [Bass58] eingeführten Technik als Schattenrisse
im TEM abgebildet. Der Anteil der von Goldclustern bedeckte Fläche I sich mi ei
ner Helfeldaufnahme z.B. elektronisch auszählen. Bei niedrigen Bedeckungen be-
ret es meist keine Schwierigkeiten, Probenbereiche zu finden, in denen keine De:
fektdekoration stattgefunden hat. Bei höheren Bedeckungen müssen statistische
Kriterion benutzt werden, um gostörte von ungestörten Bereichen zu unterscheiden
(siehe Abschnitt 6). Ein weiteres Problem besteht darin, daß die kleinsten stabilen
Kelme im TEM noch nicht sichtbar sind, bei einer RBS-Messung aber "miterfaßt“
werden. Wegen der dieser Arbeit verwendeten hohen Aufdampfraten und
Bedeckungen können Flächen- und Volumenantel “unsichtbarer” Cluster allerdings
vernächlässigt werden.
3.2.4 Nicht quantifizierte Stôrlaktoren
Die Anzahl der defektbedingten Keimbidungszentren ist nicht notwendigerweise
konstant während einer Aufdampfung. Bei hohen Substrattemperaturen findet eine
nennenswerte Abdampfung des Substratmaterals statt. Dadurch wird die Oberfläche
rauh, Auf diese Weise können ständig neue Keimbildungszentren entstehen.
Man weiß heute, daß Goldoluster bis hinab zu Substrattemperaturen von 183 K noch
beweglich sind [Ushe87c]. Mi steigender Substrattemperatur erhalten immer größere
2 Ltorturüberiek Uber exporimertao Untersuchungen
Cluster zunehmend Gelegenheit, sich von ihren Biidungszentren wegzubewegen.
Dadurch werden diese für neue Kelmbidungen “rei [Gate87]
‚Andererseits gibt es aber auch Mechanismen, die zu einer Verringerung von Keim-
bbildungszentren führen, die 2.B. beim Spalton erzeugt wurden.
Es darf als sicher gelten, daß weder ale Fehlerquellen bekannt sind, noch daß der
Einfluß bekannter Störungen immer hinreichend quantiizier ist
33 Suche nach orientierungsbestimmenden Faktoren
3.3.1. Epitaxdetemperaturen
In don 30er Jahren stellen Lassen und Brück fest, daß auf NACI-Spaltfáchen aufge
Sampfte Motallschichten oberhalb einer krtschen Substrattomperatur von z.B. 150°C
(ei Fe) bzw. 400°C (bei Au) "volkommene Einkristastruktu aufwiesen [Lass34,
Lass38, Brücö6]. In der Folge bemühte man sich bis in die Ber Jahre diese krtische
Substrattemperatur, mun "Epiasietemperatur genannt, für unterschiediche
Meteriakombinatonen herauszufinden. Unter "gelungener" Epiaxie von kizMetalen
auf (100) NaCI-Substrat verstand man dabei die Orientiorungsbeziehung
(100)<100>-Schicht | (100)<100>-Substat. As Nachweis genügte, daß. das
Elektronenbeugungsbid einer durchstraiten Audamptschicht bei senkrachtem
Enfal des Prmärsrahls ausschließlich die zur (100) -"Würfeornierung' gehören-
den Inerferenzpunkte zeigte [Bath66]
Zwischen den Ergebnissen der verschiedenen Experimentatoren wurden allerdings.
beunruhigende Diskrepanzen festgestelt. Je nach Aufdampfrate und Schichtdicke,
aber auch abhängig davon, wie lange vor der Aufdampfung das Substrat an Luft
‚gespalten worden war, ergaben sich andere Epitaxietemperaturen. Spalten der
Substralcistale im Vakuum und/oder Ausheizen der Substrate kurz vor einer Auf-
dampfung unter Hochvakuumbedingungen führten zu einer Emiedrigung der Epita-
»ietemperaturen {Ino64, Frané6, Gree6S]. Wurden die Experimente dagegen vol
ständig unter Ultrahochvakuumbedingungen geführt, wurde je nach Materiakombi-
nation (Aufdampfmaterlal/Substrat) auch bei höchsten Substrattemperaturen (für
NaCt etwa 440°C) keine gute (100) - Epitaxie mehr beobachtet [Ino84, Baue66].
Diese kontroversen Ergebnisse bezüglich Metall / Akalhalogenid - Aufdampfungen
Veranlaßten Pashley im Jahre 1965 zu der Feststelung "tis not generally possible to
define a precise value for he epitaxial temperature”. [Pash6S, 5.347)
Cluster zunehmend Gelegenheit, sich von ihren Biidungszentren wegzubewegen.
Dadurch werden diese für neue Kelmbidungen “rei [Gate87]
‚Andererseits gibt es aber auch Mechanismen, die zu einer Verringerung von Keim-
bbildungszentren führen, die 2.B. beim Spalton erzeugt wurden.
Es darf als sicher gelten, daß weder ale Fehlerquellen bekannt sind, noch daß der
Einfluß bekannter Störungen immer hinreichend quantiizier ist
33 Suche nach orientierungsbestimmenden Faktoren
3.3.1. Epitaxdetemperaturen
In don 30er Jahren stellen Lassen und Brück fest, daß auf NACI-Spaltfáchen aufge
Sampfte Motallschichten oberhalb einer krtschen Substrattomperatur von z.B. 150°C
(ei Fe) bzw. 400°C (bei Au) "volkommene Einkristastruktu aufwiesen [Lass34,
Lass38, Brücö6]. In der Folge bemühte man sich bis in die Ber Jahre diese krtische
Substrattemperatur, mun "Epiasietemperatur genannt, für unterschiediche
Meteriakombinatonen herauszufinden. Unter "gelungener" Epiaxie von kizMetalen
auf (100) NaCI-Substrat verstand man dabei die Orientiorungsbeziehung
(100)<100>-Schicht | (100)<100>-Substat. As Nachweis genügte, daß. das
Elektronenbeugungsbid einer durchstraiten Audamptschicht bei senkrachtem
Enfal des Prmärsrahls ausschließlich die zur (100) -"Würfeornierung' gehören-
den Inerferenzpunkte zeigte [Bath66]
Zwischen den Ergebnissen der verschiedenen Experimentatoren wurden allerdings.
beunruhigende Diskrepanzen festgestelt. Je nach Aufdampfrate und Schichtdicke,
aber auch abhängig davon, wie lange vor der Aufdampfung das Substrat an Luft
‚gespalten worden war, ergaben sich andere Epitaxietemperaturen. Spalten der
Substralcistale im Vakuum und/oder Ausheizen der Substrate kurz vor einer Auf-
dampfung unter Hochvakuumbedingungen führten zu einer Emiedrigung der Epita-
»ietemperaturen {Ino64, Frané6, Gree6S]. Wurden die Experimente dagegen vol
ständig unter Ultrahochvakuumbedingungen geführt, wurde je nach Materiakombi-
nation (Aufdampfmaterlal/Substrat) auch bei höchsten Substrattemperaturen (für
NaCt etwa 440°C) keine gute (100) - Epitaxie mehr beobachtet [Ino84, Baue66].
Diese kontroversen Ergebnisse bezüglich Metall / Akalhalogenid - Aufdampfungen
Veranlaßten Pashley im Jahre 1965 zu der Feststelung "tis not generally possible to
define a precise value for he epitaxial temperature”. [Pash6S, 5.347)
Uneraturdbersck ber experimental Untersuchungen a
3.3.2 Diskrete Kristallorientierungen
Ebenfals im Jahre 1965 berichteten Matthews & Grünbaum [Matt65], daß unter sehr
sauberen Bedingungen auf (100) NaCi-Spaltfiichen aufgedampfte Goldfime ge-
wöhnlch polykristalin waren. Einkristaline Fime mit der Orientierung des Substrates
wurden nur erhalten, wenn die Aufdampfrate klein und dio Substratoberfäche
(Spalfläche) vor der Abscheidung einige Zeit der freien Atmosphère ausgesetzt war,
Bei den Goldfimen, die auf "saubere” NaC-Spaltchen aufgedampft worden waren,
wurden neun diskrete Kristallorientierungen bevorzugt angetroffen: zusétzich zur
Orientierung parallel zum Substrat traten Orientierungen auf, bei denen (111}-Kri-
stalitebenen parallel zur Substratoberfläche lagen. Bei diesen waren <110>-Krita-
Itrichtungen entweder parallel zu <110>-Substratichtungen (4 Orientierungen) oder
Parallel zu <100>-Substratrichtungen (4 Orientierungen). Die relate Häufigkeit der
‘verschiedenen Orientierungen änderte sich mit zunehmender Fimdicke.
ub <
y A
— bo] nacı
‘Abb. 3-1 Orientierungen, die in Fimen aus kfz-Metallen auf (001)NaC!
beobachtet wurden. Die Flächen der Tetraeder sind parallel
4111), Ihre Kanten sind parallel <110>. (aus (Matt66})
‚Abbildung 3-1 ist einer Arbeit von Mathews [Matt65] entnommen; dort wird zusätzlich
zu den oben angeführien Orientirungen noch eine weitere (0) angegeben:
(100) <100> | (100)<110>. Erst oberhalb einer mitleren Schichtdicke von 1. 2nm
wurden 2wilinge bezüglich der {111}-Krstlitebenen beobachtet.(Matt6S, Kehos7]
3.3.2 Diskrete Kristallorientierungen
Ebenfals im Jahre 1965 berichteten Matthews & Grünbaum [Matt65], daß unter sehr
sauberen Bedingungen auf (100) NaCi-Spaltfiichen aufgedampfte Goldfime ge-
wöhnlch polykristalin waren. Einkristaline Fime mit der Orientierung des Substrates
wurden nur erhalten, wenn die Aufdampfrate klein und dio Substratoberfäche
(Spalfläche) vor der Abscheidung einige Zeit der freien Atmosphère ausgesetzt war,
Bei den Goldfimen, die auf "saubere” NaC-Spaltchen aufgedampft worden waren,
wurden neun diskrete Kristallorientierungen bevorzugt angetroffen: zusétzich zur
Orientierung parallel zum Substrat traten Orientierungen auf, bei denen (111}-Kri-
stalitebenen parallel zur Substratoberfläche lagen. Bei diesen waren <110>-Krita-
Itrichtungen entweder parallel zu <110>-Substratichtungen (4 Orientierungen) oder
Parallel zu <100>-Substratrichtungen (4 Orientierungen). Die relate Häufigkeit der
‘verschiedenen Orientierungen änderte sich mit zunehmender Fimdicke.
ub <
y A
— bo] nacı
‘Abb. 3-1 Orientierungen, die in Fimen aus kfz-Metallen auf (001)NaC!
beobachtet wurden. Die Flächen der Tetraeder sind parallel
4111), Ihre Kanten sind parallel <110>. (aus (Matt66})
‚Abbildung 3-1 ist einer Arbeit von Mathews [Matt65] entnommen; dort wird zusätzlich
zu den oben angeführien Orientirungen noch eine weitere (0) angegeben:
(100) <100> | (100)<110>. Erst oberhalb einer mitleren Schichtdicke von 1. 2nm
wurden 2wilinge bezüglich der {111}-Krstlitebenen beobachtet.(Matt6S, Kehos7]
28 Ltoratrtborick Uber experimento Untersuchungen
In kubisch-Hächenzentrierten Gittern (Cu, Ag, Au, Al...) sind die (111)-Ebenen
ichtest gepackte Ebenen und die <110>-Richtungen dichtest gepackte Richtungen.
Eine Tendenz der aufgedampften Kristalite, vor allem dio dichtest gepackten.
‚Richtungen parallel zu dichtest besetzten Richtungen in der Substratoberfläche (bei
NaCl: <110>) auszurichten, war bereits zu Beginn der Ger Jahre festgestelt und
analysiet worden [Keh057, Brin60, Brin63, Papiß2]. Um einen Koistalloientierungstyp
zu benennen, genügt deshalb vielfach die Angabe der Kristalltebene parallel zur
Substratoberläche:
Oriotierungstyp Substrat Schicht Bezeichnung
A {100} <110> | {100} <110> 100
8 {100} <110> | {111} <110> m
o {100} <110> | (221 <tt0> zat
o {100} <110> | mo st
Im Folgenden soll diese Bezeichnungsweise benutzt werden. Die 100- und 111-Ori-
entierungen wurden berets erläutert. Die 221-Orientierung ergibt sich durch Zwi-
ingsbildung aus der 100-Orlentierung (Spiegelung an (111) bzw 180”-Drehung um
<111>); aus den 111-Kristalorientisrungen ergeben sich in gleicher Weise 511-
Orientierungen.
Zu Beginn der Abscheidung wurden in einigen Systemen (u.a. auch Gold/NaC)) so-
genannte "Mutipy-twinned-partcies" (MTP's) nachgewiesen [Ino86, Ino67]. Bei ihnen
handelt es sich um Agglomerate aus wenigen (5.20) tetraecrischen Grund
bausteinen. Der genaue Aufbau dieser pentagonal dodekascrischen, ikosascrischen
‘bzw. rhombischen Partkel ist noch unklar [Sato72, Hein79]. Energetische Stabitat
und Wachstumskinetik der MTP's sind derzeit lediglich für theoretische Betrach-
tungen (Cluster-Energierechnungen) von Interesse, eine direkte Beziehung zu Epi-
txiephänomenen wird nicht angenommen (Gil77, Kiau82].
3.3.3. Bildung eines hoteroepitaxialen Films
Das Wachstum eines Kristalfims auf einer Unterlage anderer Zusammensetzung und
kristalstruktur (Au auf NaC}, Ag auf MOS,) lt sich in zwei Stadion eintole:
= Keimbildung und Inselstadium,
+ Koaleszenz und Bildung einer geschlossenen Schicht.
In kubisch-Hächenzentrierten Gittern (Cu, Ag, Au, Al...) sind die (111)-Ebenen
ichtest gepackte Ebenen und die <110>-Richtungen dichtest gepackte Richtungen.
Eine Tendenz der aufgedampften Kristalite, vor allem dio dichtest gepackten.
‚Richtungen parallel zu dichtest besetzten Richtungen in der Substratoberfläche (bei
NaCl: <110>) auszurichten, war bereits zu Beginn der Ger Jahre festgestelt und
analysiet worden [Keh057, Brin60, Brin63, Papiß2]. Um einen Koistalloientierungstyp
zu benennen, genügt deshalb vielfach die Angabe der Kristalltebene parallel zur
Substratoberläche:
Oriotierungstyp Substrat Schicht Bezeichnung
A {100} <110> | {100} <110> 100
8 {100} <110> | {111} <110> m
o {100} <110> | (221 <tt0> zat
o {100} <110> | mo st
Im Folgenden soll diese Bezeichnungsweise benutzt werden. Die 100- und 111-Ori-
entierungen wurden berets erläutert. Die 221-Orientierung ergibt sich durch Zwi-
ingsbildung aus der 100-Orlentierung (Spiegelung an (111) bzw 180”-Drehung um
<111>); aus den 111-Kristalorientisrungen ergeben sich in gleicher Weise 511-
Orientierungen.
Zu Beginn der Abscheidung wurden in einigen Systemen (u.a. auch Gold/NaC)) so-
genannte "Mutipy-twinned-partcies" (MTP's) nachgewiesen [Ino86, Ino67]. Bei ihnen
handelt es sich um Agglomerate aus wenigen (5.20) tetraecrischen Grund
bausteinen. Der genaue Aufbau dieser pentagonal dodekascrischen, ikosascrischen
‘bzw. rhombischen Partkel ist noch unklar [Sato72, Hein79]. Energetische Stabitat
und Wachstumskinetik der MTP's sind derzeit lediglich für theoretische Betrach-
tungen (Cluster-Energierechnungen) von Interesse, eine direkte Beziehung zu Epi-
txiephänomenen wird nicht angenommen (Gil77, Kiau82].
3.3.3. Bildung eines hoteroepitaxialen Films
Das Wachstum eines Kristalfims auf einer Unterlage anderer Zusammensetzung und
kristalstruktur (Au auf NaC}, Ag auf MOS,) lt sich in zwei Stadion eintole:
= Keimbildung und Inselstadium,
+ Koaleszenz und Bildung einer geschlossenen Schicht.
Ltaranuoberck ober expeimentle Untersuchungen 2
‘Abb. 3-2 Mustrtion zum Koaleszenzvorgang (aus {loke83})
a) Diffusion, Anlagerung und Entwicklung der Form
b) Umiagerungsstadien nach Kontakt
Im ersten Stadium difundieren Adatome auf der Substratoberfläche umher (man
vergl. Abschnitt 2.3). Kitische Keime werden staistisch, aber auch an chemischen
und strukturellen Defekten gebildet. Die entstehenden Cluster zählen bei hahen
Übersätigungen nur wenige Atome, sie wachsen durch Einfang weiter Adatome.
Mi der Zeit entstehen Inseln definierter kristalographischer Struktur aber uneinheit-
licher Orientierung relativ zur Unterlage. Wenn die Substrattemporatur genügend
hoch und die Wechselwirkung mit der Unterlage (Substrat, adsorbierte Zwischenia-
gen) genügend gering ist, können sich diese Inseln auf dem Substrat bewegen
[Bass60, Mass71, Ushe82],
Modelrechnungen ergeben, daß sich die spezifische Grenzflächenenergio bei der
azimutalen Verdrehung eines Clusters auf der einkristalinen Unterlage als Funktion
des Drehwinkels ändern solte. Durch Anpassung der Potentiale in der Grenzfáche
solten sich je nach Cluster- und Substratorientierung definierte azimutale Fehlorien-
‘ierungen zwischen Giterbasis von Cluster und Unterlage ergeben [Reis68, Kotz74]
‚Tatsächlich ließ sich diese Hypothese bisher nicht quantita verifizieren, dennoch ist
davon auszugehen, daß eine einkristaline Unterlage auf bewegliche Inseln eine
Richtwirkung bezügich der azimutalen Orientierung besitzt [Mass71, Kern78).
Das Wachstum der Cluster setzt sich for, bis sie einander berühren. Aus In-situ-TEM
‚Aufnahmen ist bekannt, daß in diesem Augenbick die Kristalformen mit dem Ziel
einer Verringerung der Grenzflächenenergie verrunden. Beim Verschmelzen findet
auch eine gewisse Auslose der Orlentlerungen der Inseln statt (Abb. 3-2)
Wesentiches Kennzeichen der Epitaxe ist eine einheitiche Fimorientierung, die erst
durch Umlagerung der Mehrzahl der Inseln erhalten wird. Die dazu erforderlichen
Difusionsprozesse erfordern zu ihrer Aktvierung u.U. hohe Temperaturen.
‘Abb. 3-2 Mustrtion zum Koaleszenzvorgang (aus {loke83})
a) Diffusion, Anlagerung und Entwicklung der Form
b) Umiagerungsstadien nach Kontakt
Im ersten Stadium difundieren Adatome auf der Substratoberfläche umher (man
vergl. Abschnitt 2.3). Kitische Keime werden staistisch, aber auch an chemischen
und strukturellen Defekten gebildet. Die entstehenden Cluster zählen bei hahen
Übersätigungen nur wenige Atome, sie wachsen durch Einfang weiter Adatome.
Mi der Zeit entstehen Inseln definierter kristalographischer Struktur aber uneinheit-
licher Orientierung relativ zur Unterlage. Wenn die Substrattemporatur genügend
hoch und die Wechselwirkung mit der Unterlage (Substrat, adsorbierte Zwischenia-
gen) genügend gering ist, können sich diese Inseln auf dem Substrat bewegen
[Bass60, Mass71, Ushe82],
Modelrechnungen ergeben, daß sich die spezifische Grenzflächenenergio bei der
azimutalen Verdrehung eines Clusters auf der einkristalinen Unterlage als Funktion
des Drehwinkels ändern solte. Durch Anpassung der Potentiale in der Grenzfáche
solten sich je nach Cluster- und Substratorientierung definierte azimutale Fehlorien-
‘ierungen zwischen Giterbasis von Cluster und Unterlage ergeben [Reis68, Kotz74]
‚Tatsächlich ließ sich diese Hypothese bisher nicht quantita verifizieren, dennoch ist
davon auszugehen, daß eine einkristaline Unterlage auf bewegliche Inseln eine
Richtwirkung bezügich der azimutalen Orientierung besitzt [Mass71, Kern78).
Das Wachstum der Cluster setzt sich for, bis sie einander berühren. Aus In-situ-TEM
‚Aufnahmen ist bekannt, daß in diesem Augenbick die Kristalformen mit dem Ziel
einer Verringerung der Grenzflächenenergie verrunden. Beim Verschmelzen findet
auch eine gewisse Auslose der Orlentlerungen der Inseln statt (Abb. 3-2)
Wesentiches Kennzeichen der Epitaxe ist eine einheitiche Fimorientierung, die erst
durch Umlagerung der Mehrzahl der Inseln erhalten wird. Die dazu erforderlichen
Difusionsprozesse erfordern zu ihrer Aktvierung u.U. hohe Temperaturen.
30 LtoratutiborblckOboroxperimonteo Untersuchungen
3.3.4 Epltaxiebedingungen
Die Übereinstimmung der Giterkonstanten von Schicht- und Unterlage ist keine
entscheidende Voraussetzung für Epiaxie in heteroepitaktischen Systemen, wie
Racther [RaetS7, S. 540] berets im Jahre 1954 nach Analyse zahlreicher Beispiele
feststelte, Beobachtete Werte fOr die Giterfehianpassung liegen im Bereich von -39 %
(UF auf KB) bis +90 % (Csl auf LF). [Pashés, Grün?s]
Von wenigen Ausnahmen abgesehen wächst ein Filmkristalit selbst dann mit einer
niedrig indizierten kristallographischen Ebene auf der Unterlage auf, wenn diese leicht
fohlorentiet ist. Häufig wachsen Krstlite mit dicht gepackten Ebenen auf, wobei oft
eine dicht gepackte Gitterichtung des Krisalits parallel zu einer dicht gepackten
Gitterichtung in der Substratoberläche zu legen kommt.
Wenn die Symmetrie von Kristallt-Aufwachsebene und Substratoberfläche nicht Uber-
cinstimmt, führt dies meist zum Auftreten mehrerer Kristalitorientirungen, die sich
‘durch Symmetrieoperationen ineinander überführen lassen [Icke83, Pond88].
Daneben können auch Zwilinge im Fim entstehen, wenn die Stapelfehlerenergie der
aufwachsenden Kristalite nicht zu hoch ist - dies wird bel Metallen häufig beobachtet
Um vollständig einkristaline Filme auf heteroepitaktischem Weg zu erhalten, ist es
[meist erforderich die Abscheidung geziet zu beeinfussen. Zu den Parametern, auf
die Einluß genommen werden kann, gehören insbesondere:
= Substratmaterial
= Substratorientierung (Fehlorientierung)
= Präparation des Substratmaterials
(Bestrahlung, Vorbekeimung, Zwischenschichten etc.)
= Substrattemporatur
= Abscheiderate
‘= Nachbehandlung des Films (Tempern)
Es zeigt sich, daß Epitaxie ein sehr komplexes Phänomen ist. Zahlreiche Autoren
haben sich bemüht, die Herstellungsbedingungen für epitektische Flme anzugeben;
für das System Gold / (001) NaC! geben Masson et al. [Mass71] einen Überblick. Es
gibt allerdings derzeit keine geschlossene Theorie, die es gestatten würde aus
Physikalischen Daten von Substrat- und Fimmaterial die erforderlichen Präpara-
tlonsbedingungen fü einkistaline Filme vorherzusagen.
3.3.4 Epltaxiebedingungen
Die Übereinstimmung der Giterkonstanten von Schicht- und Unterlage ist keine
entscheidende Voraussetzung für Epiaxie in heteroepitaktischen Systemen, wie
Racther [RaetS7, S. 540] berets im Jahre 1954 nach Analyse zahlreicher Beispiele
feststelte, Beobachtete Werte fOr die Giterfehianpassung liegen im Bereich von -39 %
(UF auf KB) bis +90 % (Csl auf LF). [Pashés, Grün?s]
Von wenigen Ausnahmen abgesehen wächst ein Filmkristalit selbst dann mit einer
niedrig indizierten kristallographischen Ebene auf der Unterlage auf, wenn diese leicht
fohlorentiet ist. Häufig wachsen Krstlite mit dicht gepackten Ebenen auf, wobei oft
eine dicht gepackte Gitterichtung des Krisalits parallel zu einer dicht gepackten
Gitterichtung in der Substratoberläche zu legen kommt.
Wenn die Symmetrie von Kristallt-Aufwachsebene und Substratoberfläche nicht Uber-
cinstimmt, führt dies meist zum Auftreten mehrerer Kristalitorientirungen, die sich
‘durch Symmetrieoperationen ineinander überführen lassen [Icke83, Pond88].
Daneben können auch Zwilinge im Fim entstehen, wenn die Stapelfehlerenergie der
aufwachsenden Kristalite nicht zu hoch ist - dies wird bel Metallen häufig beobachtet
Um vollständig einkristaline Filme auf heteroepitaktischem Weg zu erhalten, ist es
[meist erforderich die Abscheidung geziet zu beeinfussen. Zu den Parametern, auf
die Einluß genommen werden kann, gehören insbesondere:
= Substratmaterial
= Substratorientierung (Fehlorientierung)
= Präparation des Substratmaterials
(Bestrahlung, Vorbekeimung, Zwischenschichten etc.)
= Substrattemporatur
= Abscheiderate
‘= Nachbehandlung des Films (Tempern)
Es zeigt sich, daß Epitaxie ein sehr komplexes Phänomen ist. Zahlreiche Autoren
haben sich bemüht, die Herstellungsbedingungen für epitektische Flme anzugeben;
für das System Gold / (001) NaC! geben Masson et al. [Mass71] einen Überblick. Es
gibt allerdings derzeit keine geschlossene Theorie, die es gestatten würde aus
Physikalischen Daten von Substrat- und Fimmaterial die erforderlichen Präpara-
tlonsbedingungen fü einkistaline Filme vorherzusagen.
Präparation und Untersuchung de tl El
4 Präparation und Untersuchung der Kristalttime
4.1 Vakuumtechnische Voraussetzungen und Spaltapparatur
Restgasmolekie im Vekuumsystem becinfussen des Wachstum eines Kritlfims
Die Belegung einer isch geschaffenen Substratobertiche mit Resigasadsorbat, de
kolision von Verdampfungsmaterial mit Restgasmolekülen und deren Einbau in den
wachsenden Fim ändem Wachstumsgeschwindikeit und Textur des Fims in nicht
immer vorhersehbarer Weise. Zur Abschätzung der Aufbauzeit einer Monolage aus
Restgesadsorbat bedient man ich der sogenannten "Monozei! Y yop (angenommen
wird hier ein Haftkooffzient von 1). Für sie gi bei Raumtemperatur und Molekümasse
M = 28 (Lt) ndherungsweise mang = 3.6-10% /p (pin mbar) [Wutz82}
Bei einem Restgasdruck von 10% mbar ergibt sich als Monozeit Top = 3805. Um
eine unkontaminierte Substratoberfäche zu erhalten, wurden die verwendeten NaCt-
Kristalle erst kurz vor der Aufdampfung bei einem Basisdruck von etwa 4.10° mbar
gespalten. Krische Größe für die Abschätzung der Kolisionswahrscheinlichkeit auf
dom Weg vom Verdampfer zum Substrat ist die "mitlero freio Woglänge" w. Für
Luftmolküle untereinander git w.p = 6,3-10° m mbar (T= 300 K) [Wutz82]
Die Alomanzahl N von ursprünglich N, verdampfenden Atomen, die eine Strecke a
zwischen Verdampfer und Substrat ohne vorherige Kollision mit Restgas zurückgelegt
haben, läßt sich durch die Beziehung N/N, = exp(-a/w) angeben. Sollen weniger als
10% der Atome kollidieren, so muß der Abstand zwischen Verdampler und Substrat
bei p = 10% mbar weniger als a=8,3m betragen. Die mitlere freie Weglänge für
Metalltome ist nicht bekannt, sie dürfte aber in ähnlicher Größenordnung legen, wie
ie von Lufimolekilen [Wutz82]. Die Kolisionswahrscheinichket der Goldatame mit
Restgas ist deshalb unter den voriegenden Aufdampfoedingungen (s.u) vernachlas-
sigbar.
Spaltapparatur und Heizung des Substrate sind in ADO. 4-1 wiedergegeben. Der
Substrtkrisal befand sich in einer ausgetrásten Offnung im Kupferblock und wurde
von einer Molbdánteder angedrück. Vor Jeder Aufdamplung wurde der Kristall ein
kurzes Stück nach unten vorgeschoben. Anschließend wurde das vorstehende Kr
stallstück (Kopfstück oder bereits bedampfte Probe) durch seitlichen Druck mit einer
Klinge abgespalen,
4 Präparation und Untersuchung der Kristalttime
4.1 Vakuumtechnische Voraussetzungen und Spaltapparatur
Restgasmolekie im Vekuumsystem becinfussen des Wachstum eines Kritlfims
Die Belegung einer isch geschaffenen Substratobertiche mit Resigasadsorbat, de
kolision von Verdampfungsmaterial mit Restgasmolekülen und deren Einbau in den
wachsenden Fim ändem Wachstumsgeschwindikeit und Textur des Fims in nicht
immer vorhersehbarer Weise. Zur Abschätzung der Aufbauzeit einer Monolage aus
Restgesadsorbat bedient man ich der sogenannten "Monozei! Y yop (angenommen
wird hier ein Haftkooffzient von 1). Für sie gi bei Raumtemperatur und Molekümasse
M = 28 (Lt) ndherungsweise mang = 3.6-10% /p (pin mbar) [Wutz82}
Bei einem Restgasdruck von 10% mbar ergibt sich als Monozeit Top = 3805. Um
eine unkontaminierte Substratoberfäche zu erhalten, wurden die verwendeten NaCt-
Kristalle erst kurz vor der Aufdampfung bei einem Basisdruck von etwa 4.10° mbar
gespalten. Krische Größe für die Abschätzung der Kolisionswahrscheinlichkeit auf
dom Weg vom Verdampfer zum Substrat ist die "mitlero freio Woglänge" w. Für
Luftmolküle untereinander git w.p = 6,3-10° m mbar (T= 300 K) [Wutz82]
Die Alomanzahl N von ursprünglich N, verdampfenden Atomen, die eine Strecke a
zwischen Verdampfer und Substrat ohne vorherige Kollision mit Restgas zurückgelegt
haben, läßt sich durch die Beziehung N/N, = exp(-a/w) angeben. Sollen weniger als
10% der Atome kollidieren, so muß der Abstand zwischen Verdampler und Substrat
bei p = 10% mbar weniger als a=8,3m betragen. Die mitlere freie Weglänge für
Metalltome ist nicht bekannt, sie dürfte aber in ähnlicher Größenordnung legen, wie
ie von Lufimolekilen [Wutz82]. Die Kolisionswahrscheinichket der Goldatame mit
Restgas ist deshalb unter den voriegenden Aufdampfoedingungen (s.u) vernachlas-
sigbar.
Spaltapparatur und Heizung des Substrate sind in ADO. 4-1 wiedergegeben. Der
Substrtkrisal befand sich in einer ausgetrásten Offnung im Kupferblock und wurde
von einer Molbdánteder angedrück. Vor Jeder Aufdamplung wurde der Kristall ein
kurzes Stück nach unten vorgeschoben. Anschließend wurde das vorstehende Kr
stallstück (Kopfstück oder bereits bedampfte Probe) durch seitlichen Druck mit einer
Klinge abgespalen,
32 Präparation und Untersuchung der Katie
Kupfer-Biock
Temperatur Messung cei
À ace
‘Abb. 41 Aufsicht und Seitenansicht des Substrathaters
In Abbildung 4-2 sind die wesentichen Komponenten der verwendeten UHV-Anlage
eingezeichnet. Aufgabe des Schichtaickenmossgordtes (SLOAN) ist es Uber eine
Rückkopplung zur Stromversorgung des Verdampfers für eine möglichst konstante,
‚Aufdampfrate zu sorgen. Der Absolutbetrag der Aufdampfrate wurde aus mehreren
Eichmessungen ermitelt: an Luft gespaltene Substrate wurden bei Raumtemperatur
600 s lang bedampft (Haftkoeffzient = 1); anschließend wurde mit Ionenrückstreuung
die pro Einheitsläche abgeschiedene Masse des Goldfims bestimmt. Bei bekanntem
‚Atomgewicht von Gold wurde die Aufdampfrate so auf etwa 5 % genau ermittelt.
Zur Ermitlung der Substrattemperatur während der Experimente wurde eine Refe-
renastelle am Kupferblock "geeicht. Ein NaCl-Kristall mit seitich angebohrtem Sack
loch (@ «0,5 mm) knapp oberhalb der Kristalunterseite wurde mit einem NiCr-Ni
‘Thecmoelement versehen und (von unten) in den Kupferblock eingeschoben. Gegen
die Temperaturanzeige dieses Thermoelements wurde die Temperaturanzeige an der
Referenzstelle kaïbriert. Diese "Eichung' erwies sich als gut reproduzierbar und wurde
im Ternperaturbereich 300 K < T < 700 K durchgeführt. Die gemessenen Tempera
turen an der Referenzstelle wurden später mit Hile eines gefiteten Polynoms in
wahrscheiniche Temperaturen des Substratkristals umgerechnet.
Kupfer-Biock
Temperatur Messung cei
À ace
‘Abb. 41 Aufsicht und Seitenansicht des Substrathaters
In Abbildung 4-2 sind die wesentichen Komponenten der verwendeten UHV-Anlage
eingezeichnet. Aufgabe des Schichtaickenmossgordtes (SLOAN) ist es Uber eine
Rückkopplung zur Stromversorgung des Verdampfers für eine möglichst konstante,
‚Aufdampfrate zu sorgen. Der Absolutbetrag der Aufdampfrate wurde aus mehreren
Eichmessungen ermitelt: an Luft gespaltene Substrate wurden bei Raumtemperatur
600 s lang bedampft (Haftkoeffzient = 1); anschließend wurde mit Ionenrückstreuung
die pro Einheitsläche abgeschiedene Masse des Goldfims bestimmt. Bei bekanntem
‚Atomgewicht von Gold wurde die Aufdampfrate so auf etwa 5 % genau ermittelt.
Zur Ermitlung der Substrattemperatur während der Experimente wurde eine Refe-
renastelle am Kupferblock "geeicht. Ein NaCl-Kristall mit seitich angebohrtem Sack
loch (@ «0,5 mm) knapp oberhalb der Kristalunterseite wurde mit einem NiCr-Ni
‘Thecmoelement versehen und (von unten) in den Kupferblock eingeschoben. Gegen
die Temperaturanzeige dieses Thermoelements wurde die Temperaturanzeige an der
Referenzstelle kaïbriert. Diese "Eichung' erwies sich als gut reproduzierbar und wurde
im Ternperaturbereich 300 K < T < 700 K durchgeführt. Die gemessenen Tempera
turen an der Referenzstelle wurden später mit Hile eines gefiteten Polynoms in
wahrscheiniche Temperaturen des Substratkristals umgerechnet.
Preparation und Untersuchung der Kistafine 33
3
2 a
nd BM. 5
o = 13
Po à
pu
EE, a
® 1
eee a
3
1 lc dag an et
3 panes Cover) 18 Sicuani
nn
o ron
ice en
Ber ee
Satna arate
[En Beobactungs Schaugas bonds ich auf Höhe dos Substratos.
Der Abstand zwischen Vordampfer und Substrat er a. 25 cm-
‘Abb. 4-2 Schematische Darstellung der verwendeten Aufdamplapparatur
Die Genauigkeit der Thermoelemente (NIC: Typ K, Toleranzkiasse 2) wird nach
DIN IEC 5842 [DINB4] im Bereich 0... 400°C mit = 6K angogeben. Die präparal-
‘onsbedingte Reproduzlrbarkok der Messungen lag bei etwa = 5% vom MeBwert
Der Gesamtfohler der Temperatumessung dürfte etwa + 6-8% vom Mebwert {in
(Grad Celsius) betragen. Diese Art der Temperaturabschätzung kann den Tempera-
tuveust der Oberfläche durch Abstrahlung in den freien Raum hinein rlich nur
bocingt berückschigen.
3
2 a
nd BM. 5
o = 13
Po à
pu
EE, a
® 1
eee a
3
1 lc dag an et
3 panes Cover) 18 Sicuani
nn
o ron
ice en
Ber ee
Satna arate
[En Beobactungs Schaugas bonds ich auf Höhe dos Substratos.
Der Abstand zwischen Vordampfer und Substrat er a. 25 cm-
‘Abb. 4-2 Schematische Darstellung der verwendeten Aufdamplapparatur
Die Genauigkeit der Thermoelemente (NIC: Typ K, Toleranzkiasse 2) wird nach
DIN IEC 5842 [DINB4] im Bereich 0... 400°C mit = 6K angogeben. Die präparal-
‘onsbedingte Reproduzlrbarkok der Messungen lag bei etwa = 5% vom MeBwert
Der Gesamtfohler der Temperatumessung dürfte etwa + 6-8% vom Mebwert {in
(Grad Celsius) betragen. Diese Art der Temperaturabschätzung kann den Tempera-
tuveust der Oberfläche durch Abstrahlung in den freien Raum hinein rlich nur
bocingt berückschigen.
2 Präparation und Untersuchung der salmo.
Der Basisdruck vor Beginn einer Aufdampfserie lag unabhängig von der Temperatur
des Substrathaiters typischerweise bei < 3: 10° mbar (gemessen mit einem Bayard-
Apert-Vakuummeter, zur Lage im Rezipienten siehe Abb. 4-2). Während der Auf-
dampfung stieg der Druck im Vakuumrezipienten als Folge der Erwärmung ver-
schiedenster Tele im Rezipienten etwas an, Überschrit aber auch bei langen Auf-
dempfzeiten (600 s) nicht 5-10° mber.
42 _ Herstellung der Schichten,
Für die nachfolgenden Experimente wurden Schichten benötigt, bei denen insbeson-
dere drei Herstellungsparameter bekannt waren:
- Herstellungstemperatur (Substrattemperatur)
= Autdemptrate
+ Aufdampfdauer
Es wurden Probenserien hergestelt, bei denen Substrattemperatur und Aufdampfrate
möglichst konstant gehalten wurden, wohingegen die Strahiblende für unterschiedlich
lange Aufdampfzeiten geöffnet wurde.
Nach dem Einbau von Substratkristal (NACI) und Verdampfungsmaterial (AUSN)
‘wurde der Rezipient mit Hie einer Turbomolekularpumpe auf 10% mbar abgepumpt.
Während des anschließenden 3-stündigen Ausheizens sank der Druck auf 10%... 105
mbar. Nun wurde das Eckventil zwischen Turbopumpe und Rezipient geschlossen
und das Plattenventi zur Ionengetterpumpe geöffnet. Nach mehrstündigem Aus-
"heizen (zuletzt auch von Probenhaler, Verdampfer und T-Sublmationspumpe) wurde
in dor Regel ein Druck unterhalb 8- 10° mbar erreicht.
Eine Aufdampfserie wurde erst einige Stunden nach Erreichen der Soltemporaur am
Probenhalter gestartet. Zuvor wurde die Kühifalle (siehe Abb. 4-2) mit flüssigem Stick-
stoff gefült und de Ti Sublimaionspumpe eingeschatet (ntermitieren). Bei einem
Resigascruck von weniger als 3:10° mbar wurde mit Hife des QuarzSohichr-
dickenmessers eine konstante Aufdampfrate eingeregelt (nach Eichung: 0,20 nm/s).
Anschließend wurde der Kristall gespalten und etwa 6-10 Sekunden später zur
Bedampfung freigegeben. Nach Ende der Bedamplung wurde cie Blonde wieder
vorgeschoben, der Kristall etwa 1,5 mm "nach unten" gedrückt, gespalten und erneut
bedamp Die jewels fisch bedampfte Probe wurde in einem von 5 Körbchen aus
Metaigelscht aufgefangen.
Der Basisdruck vor Beginn einer Aufdampfserie lag unabhängig von der Temperatur
des Substrathaiters typischerweise bei < 3: 10° mbar (gemessen mit einem Bayard-
Apert-Vakuummeter, zur Lage im Rezipienten siehe Abb. 4-2). Während der Auf-
dampfung stieg der Druck im Vakuumrezipienten als Folge der Erwärmung ver-
schiedenster Tele im Rezipienten etwas an, Überschrit aber auch bei langen Auf-
dempfzeiten (600 s) nicht 5-10° mber.
42 _ Herstellung der Schichten,
Für die nachfolgenden Experimente wurden Schichten benötigt, bei denen insbeson-
dere drei Herstellungsparameter bekannt waren:
- Herstellungstemperatur (Substrattemperatur)
= Autdemptrate
+ Aufdampfdauer
Es wurden Probenserien hergestelt, bei denen Substrattemperatur und Aufdampfrate
möglichst konstant gehalten wurden, wohingegen die Strahiblende für unterschiedlich
lange Aufdampfzeiten geöffnet wurde.
Nach dem Einbau von Substratkristal (NACI) und Verdampfungsmaterial (AUSN)
‘wurde der Rezipient mit Hie einer Turbomolekularpumpe auf 10% mbar abgepumpt.
Während des anschließenden 3-stündigen Ausheizens sank der Druck auf 10%... 105
mbar. Nun wurde das Eckventil zwischen Turbopumpe und Rezipient geschlossen
und das Plattenventi zur Ionengetterpumpe geöffnet. Nach mehrstündigem Aus-
"heizen (zuletzt auch von Probenhaler, Verdampfer und T-Sublmationspumpe) wurde
in dor Regel ein Druck unterhalb 8- 10° mbar erreicht.
Eine Aufdampfserie wurde erst einige Stunden nach Erreichen der Soltemporaur am
Probenhalter gestartet. Zuvor wurde die Kühifalle (siehe Abb. 4-2) mit flüssigem Stick-
stoff gefült und de Ti Sublimaionspumpe eingeschatet (ntermitieren). Bei einem
Resigascruck von weniger als 3:10° mbar wurde mit Hife des QuarzSohichr-
dickenmessers eine konstante Aufdampfrate eingeregelt (nach Eichung: 0,20 nm/s).
Anschließend wurde der Kristall gespalten und etwa 6-10 Sekunden später zur
Bedampfung freigegeben. Nach Ende der Bedamplung wurde cie Blonde wieder
vorgeschoben, der Kristall etwa 1,5 mm "nach unten" gedrückt, gespalten und erneut
bedamp Die jewels fisch bedampfte Probe wurde in einem von 5 Körbchen aus
Metaigelscht aufgefangen.
Praparaon und Untersuchung der Kkafämo 35
“Am Ende jeder Bedampfungsserie wurden die Proben dem Rezipienten entnommen
und in einem Exsikkator zwischengelagert, bevor sie für die anschließenden Expe-
fimente (siehe Abb. 4-3) zertsit wurden.“ Nachdem die Anlage eingefahren war,
wurden pro Auldampiserie in der Regel zwischen 4 und 8 Proben mit verschiedener
oder gleicher Bedampfungsdauer erhalten. Ein kompletter Zyklus (Einbauen,
Pumpen / Heizen, Bedampfen, "Emten') dauerte einen Tag.
lonenrückstreuung und Texturdifraktometrie wurden an Proben durchgeführt, bei
denen sich der Goldfim noch auf dem NaCi-Spaltstick befand. Für Elektronenmikro-
skopie und Röntgenbeugung (Einkristalmethoden) mußte der Gokdfim von der
Unterlage getrennt werden. Um Orientierung und Zusammenhalt des Films (Gold.
Cluster) zu erhalten, wurden diese Probenstücke vor dem Ablösen in Wasser
zunächst Im Hochvakuum mit Kohle bedampft. Die (amorphen) Kohlefime mitsamt
(der Gold-Inseln liefen sich anschließend problemlos auf Kupfemetze (für die TEM
Untersuchungen) bzw. Kolodiumfime (für Róntgenexperimente) aufschwemmen. Die
‚Auswertung wurde dadurch erleichert, daß die Berandung eines Kohleflms die
<100>-Kanten des NaC-Spaltsticks nachzeichnete. Bei 20 gúhigen Aufdampfserien
entstanden 117 Proben (8x8 x 1,5 mm).
43 _ Untersuchungsmethoden
Dicke und Morphologie eines aufgedampften Films hängen außer von substanz-
speziischen Einfußgrößen vor allem von Übersätigung und Aufamptdauer ab. Die
Beschreibung des Wachstums eines Kristalfims benötigt deshalb Angaben zu
Übersättigung (wird aus eingestolten Experimentparamtern berechnet)
‘Aufdampfdauer (mit der Stoppuhr gemessen)
Schichtdicke — (via Atombelegung pro cm? Substratoberläche)
Morphologie — (via Substratbedeckung, Clustergröße)
Die Berechnung der Übersättigung ist in Anhang A ausgeführt. Eine "mittlere
Schichtdicke" erhält man mit Hife von Rutherford-Riickstreuspektren. Die Messungen
wurden am Tandetron-lonenbeschlouniger des Instituts für Fesikörperforschung (KFA
Jülich) durchgeführt. Auswertung und Interpretation der RBS-Spektren ist in Anhang
B erlautert.
* Sabat wenn die sch sulgedampton Gold-Cuser noch nich zu einem Fm zusammonge
wachsen waren. so dürfen so aufgrund Iver Größe als unbewagich gan. Zwischen stort
anschließend mt Kole ete Proben und solchen, de erst nach Monaten im Exsktor durch
Kotiebodamphung ide wurden, war m TEM kn Unterschied estzustelen.
“Am Ende jeder Bedampfungsserie wurden die Proben dem Rezipienten entnommen
und in einem Exsikkator zwischengelagert, bevor sie für die anschließenden Expe-
fimente (siehe Abb. 4-3) zertsit wurden.“ Nachdem die Anlage eingefahren war,
wurden pro Auldampiserie in der Regel zwischen 4 und 8 Proben mit verschiedener
oder gleicher Bedampfungsdauer erhalten. Ein kompletter Zyklus (Einbauen,
Pumpen / Heizen, Bedampfen, "Emten') dauerte einen Tag.
lonenrückstreuung und Texturdifraktometrie wurden an Proben durchgeführt, bei
denen sich der Goldfim noch auf dem NaCi-Spaltstick befand. Für Elektronenmikro-
skopie und Röntgenbeugung (Einkristalmethoden) mußte der Gokdfim von der
Unterlage getrennt werden. Um Orientierung und Zusammenhalt des Films (Gold.
Cluster) zu erhalten, wurden diese Probenstücke vor dem Ablösen in Wasser
zunächst Im Hochvakuum mit Kohle bedampft. Die (amorphen) Kohlefime mitsamt
(der Gold-Inseln liefen sich anschließend problemlos auf Kupfemetze (für die TEM
Untersuchungen) bzw. Kolodiumfime (für Róntgenexperimente) aufschwemmen. Die
‚Auswertung wurde dadurch erleichert, daß die Berandung eines Kohleflms die
<100>-Kanten des NaC-Spaltsticks nachzeichnete. Bei 20 gúhigen Aufdampfserien
entstanden 117 Proben (8x8 x 1,5 mm).
43 _ Untersuchungsmethoden
Dicke und Morphologie eines aufgedampften Films hängen außer von substanz-
speziischen Einfußgrößen vor allem von Übersätigung und Aufamptdauer ab. Die
Beschreibung des Wachstums eines Kristalfims benötigt deshalb Angaben zu
Übersättigung (wird aus eingestolten Experimentparamtern berechnet)
‘Aufdampfdauer (mit der Stoppuhr gemessen)
Schichtdicke — (via Atombelegung pro cm? Substratoberläche)
Morphologie — (via Substratbedeckung, Clustergröße)
Die Berechnung der Übersättigung ist in Anhang A ausgeführt. Eine "mittlere
Schichtdicke" erhält man mit Hife von Rutherford-Riickstreuspektren. Die Messungen
wurden am Tandetron-lonenbeschlouniger des Instituts für Fesikörperforschung (KFA
Jülich) durchgeführt. Auswertung und Interpretation der RBS-Spektren ist in Anhang
B erlautert.
* Sabat wenn die sch sulgedampton Gold-Cuser noch nich zu einem Fm zusammonge
wachsen waren. so dürfen so aufgrund Iver Größe als unbewagich gan. Zwischen stort
anschließend mt Kole ete Proben und solchen, de erst nach Monaten im Exsktor durch
Kotiebodamphung ide wurden, war m TEM kn Unterschied estzustelen.
26 Präparation und Untersuchung der Kstaime
PT LT]
HEAR oh Rb
Proscmnotes Ex 84 15m
Sri terra ON
es A PP spas
run) ARR. y
can vec norma
à x 7 À 7
Besenacinu ts Frumncnstun 2 Bescmeime ec Toc
‘Abb. 43 Schematische Darstellung der Vorgehensweise
Die Bedeckung der Substratoberfläche durch aufgewachsenen Golc-luster zeigen
(iektronenmikroskopische Helfeldolder, die mit einem Phlips EM300 aufgenommen
wurden [Edin74, Edin75]. Die betrachteten Gold-Cluster waren im interessierenden
Bedeckungsbereich (> 20% Bedeckung ) bereits relaiv groß (Durchmesser meist
(größer 100 nm); sie eerten um so scharere Schattenrisse, je “hohe” io waren. Die
‚Auswertung der Holleldbder hinsichtich Bedeckung und Glustergröße wurde mit
inem elektronischen Bidauswertegerat (QUANTIMET 720) vorgenommen [Bead71,
Fehr, Schm72}
PT LT]
HEAR oh Rb
Proscmnotes Ex 84 15m
Sri terra ON
es A PP spas
run) ARR. y
can vec norma
à x 7 À 7
Besenacinu ts Frumncnstun 2 Bescmeime ec Toc
‘Abb. 43 Schematische Darstellung der Vorgehensweise
Die Bedeckung der Substratoberfläche durch aufgewachsenen Golc-luster zeigen
(iektronenmikroskopische Helfeldolder, die mit einem Phlips EM300 aufgenommen
wurden [Edin74, Edin75]. Die betrachteten Gold-Cluster waren im interessierenden
Bedeckungsbereich (> 20% Bedeckung ) bereits relaiv groß (Durchmesser meist
(größer 100 nm); sie eerten um so scharere Schattenrisse, je “hohe” io waren. Die
‚Auswertung der Holleldbder hinsichtich Bedeckung und Glustergröße wurde mit
inem elektronischen Bidauswertegerat (QUANTIMET 720) vorgenommen [Bead71,
Fehr, Schm72}
Präparation und Untersuchung dr Katalin 97
Bei der Abscheidung kristaliner Filme au krstalinem Substrat kommt es in der Regel
zur Ausbildung von benennbaren Orientierungsbeziehungen zwischen aufgedampt-
ten Krstaliten und Substrat sowie innerhalb des Kristalfims. Die Bestimmung dieser
Textur mit Hife elektronenmikroskopischer Beugungsbilder ist zeitaufwendig,
mühsam und nicht Immer eindeutig. Aus diesem Grund wurde eine Reihe von
gängigen röntgenographischen Verfahren (Precession, DeJong-Bouman, Buerger-
Kegelachse, Lave, Texturdiraktometre) auf Ihre Verwendbarkeit ausprobiert.*
Die mittels Texturdifraktometrie erhaltenen Polfiguren lefern ohne größeren Aufwand.
alle notwendigen Angaben, um (halbquantitatv) die Orientierungsverteilung in dünnen
kristalinen Fimen abhängig von experimentellen Wachstumsparametern (Substrat-
‘temperatur) angeben zu können.
Eine schematische Darstellung der Vorgehensweise bei der Herstellung und Unter-
suchung der Proben zeigt Abbildung 4-3.
44 Das Problem der "repräsentativen Probenstelle"
Das verwendete Substratmaterial (synthetisch hergestelte NaClEinkristale) hat
oben Vorteilen wie hoher chemischer Reinheit, perfekter Spaltbarkeit und guter
[Löslichkeit leider beachtenswerte Nachteile: Die geringe strukturelle Perfektion der
nach dem Nacken-Kyropoulos-Verfahren gezüchteten Kristalle manifestiert sich in
Versetzungen und Kleinwinkelkorngrenzen (siehe Abschnitt 5). Als Folge bilden sich
beim Spalten des Kristalls 2.T. órtich gehäuft zahlreiche Spaltstufen, an denen sich
die aufreffonden Gold-Atome bevorzugt anlagern.
Das Spalten eines lonenkristals wie NaCl führt zur Erzeugung von Ladungen auf den
frisch geschaffenen Oberfächen. Im Utrahochvekuum werden diese Ladungen u.U.
‘erst nach Minuten abgeführt (siehe Abschnitt 8.2.2). Es muß daher deshalb gerechnet
‘werden, daß diese Ladungen das Fimwachstum zumindest in der Anfangsphase des.
Wechstums beeinflussen.
Bei niedrigen Bedeckungen kann man im Transmissions-Elektronenmikroskop
(Strahldurchmesser typisch 2 um) solche Probenstellen auswählen, bei denen keine
Spaltstufe 0.3. das Bld vorfälscht (vorgl. Abschnitt 5). Bei der Bestimmung der
* Diese Messungen wurden überwiegend am Inst für Ktalogrephio und am Inst für
"Mineralogie und Lagersteniro der RWTH Aachen durchge.
Bei der Abscheidung kristaliner Filme au krstalinem Substrat kommt es in der Regel
zur Ausbildung von benennbaren Orientierungsbeziehungen zwischen aufgedampt-
ten Krstaliten und Substrat sowie innerhalb des Kristalfims. Die Bestimmung dieser
Textur mit Hife elektronenmikroskopischer Beugungsbilder ist zeitaufwendig,
mühsam und nicht Immer eindeutig. Aus diesem Grund wurde eine Reihe von
gängigen röntgenographischen Verfahren (Precession, DeJong-Bouman, Buerger-
Kegelachse, Lave, Texturdiraktometre) auf Ihre Verwendbarkeit ausprobiert.*
Die mittels Texturdifraktometrie erhaltenen Polfiguren lefern ohne größeren Aufwand.
alle notwendigen Angaben, um (halbquantitatv) die Orientierungsverteilung in dünnen
kristalinen Fimen abhängig von experimentellen Wachstumsparametern (Substrat-
‘temperatur) angeben zu können.
Eine schematische Darstellung der Vorgehensweise bei der Herstellung und Unter-
suchung der Proben zeigt Abbildung 4-3.
44 Das Problem der "repräsentativen Probenstelle"
Das verwendete Substratmaterial (synthetisch hergestelte NaClEinkristale) hat
oben Vorteilen wie hoher chemischer Reinheit, perfekter Spaltbarkeit und guter
[Löslichkeit leider beachtenswerte Nachteile: Die geringe strukturelle Perfektion der
nach dem Nacken-Kyropoulos-Verfahren gezüchteten Kristalle manifestiert sich in
Versetzungen und Kleinwinkelkorngrenzen (siehe Abschnitt 5). Als Folge bilden sich
beim Spalten des Kristalls 2.T. órtich gehäuft zahlreiche Spaltstufen, an denen sich
die aufreffonden Gold-Atome bevorzugt anlagern.
Das Spalten eines lonenkristals wie NaCl führt zur Erzeugung von Ladungen auf den
frisch geschaffenen Oberfächen. Im Utrahochvekuum werden diese Ladungen u.U.
‘erst nach Minuten abgeführt (siehe Abschnitt 8.2.2). Es muß daher deshalb gerechnet
‘werden, daß diese Ladungen das Fimwachstum zumindest in der Anfangsphase des.
Wechstums beeinflussen.
Bei niedrigen Bedeckungen kann man im Transmissions-Elektronenmikroskop
(Strahldurchmesser typisch 2 um) solche Probenstellen auswählen, bei denen keine
Spaltstufe 0.3. das Bld vorfälscht (vorgl. Abschnitt 5). Bei der Bestimmung der
* Diese Messungen wurden überwiegend am Inst für Ktalogrephio und am Inst für
"Mineralogie und Lagersteniro der RWTH Aachen durchge.
E Analyse dor Substrtquatat
Bolegung mit onenrückstreuung (Srahldurchmesser typisch 2mm) hat man
dagegen nur die Möglichkeit mehrere Stellen auf der Probe auszumessen - in der
Hoffnung eine "brauchbare" Probenstelle zu treffen.
Dem Problem der "repräsentativen Probenstell ist leider nur näherungsweise bei-
zukommen (siehe Abschnitte 6 und 7), da Belegung (aus RBS-Messung) und
Bodeckung (aus TEM-Aufnahme) bestenfalls von vergleichbaren, richt Jedoch von
(derselben Probenstel erhalten worden.
TTabell 5-1 Ergebnis der chemischen Analyse eines NaCt-Spalisticks
(urehgeführt vom Zentralabor Chemische Analyse der KFA
Element Gehalt /ppm Methode
m 0,108 A
cu 0058 a |
2 0018 A
Po 0007 A
ca 0.002 A
K +24 gegenüber Suprapur (max. 5 ppm) B
Ca gegenüber Suprapur (max 0,1 ppm) B
Mg #00 gegenüber Suprapur (max 0.05 ppm) B
Der Gehal an Elementspuren wurde nach Lösen der NaCi-Einkristale in
Wasser durch Diferenzpulspolrographie am hängenden Hg-Tropten miel |
Standard-Addtion ermitet. |
Der Fehler beträgt + 5 % bei den gewählten Analyseparametern.
B: | Atom-Emissions-Spektrometrie mit induktiv gekoppeltem Argonplasma. Die
Lösung wurde im Vergleich zu einer gleich konzentrierten Lösung aus NaC!
‘Suprapur der Fa. Merck gemessen.
Der relative Fehler beträgt + 20%.
Bolegung mit onenrückstreuung (Srahldurchmesser typisch 2mm) hat man
dagegen nur die Möglichkeit mehrere Stellen auf der Probe auszumessen - in der
Hoffnung eine "brauchbare" Probenstelle zu treffen.
Dem Problem der "repräsentativen Probenstell ist leider nur näherungsweise bei-
zukommen (siehe Abschnitte 6 und 7), da Belegung (aus RBS-Messung) und
Bodeckung (aus TEM-Aufnahme) bestenfalls von vergleichbaren, richt Jedoch von
(derselben Probenstel erhalten worden.
TTabell 5-1 Ergebnis der chemischen Analyse eines NaCt-Spalisticks
(urehgeführt vom Zentralabor Chemische Analyse der KFA
Element Gehalt /ppm Methode
m 0,108 A
cu 0058 a |
2 0018 A
Po 0007 A
ca 0.002 A
K +24 gegenüber Suprapur (max. 5 ppm) B
Ca gegenüber Suprapur (max 0,1 ppm) B
Mg #00 gegenüber Suprapur (max 0.05 ppm) B
Der Gehal an Elementspuren wurde nach Lösen der NaCi-Einkristale in
Wasser durch Diferenzpulspolrographie am hängenden Hg-Tropten miel |
Standard-Addtion ermitet. |
Der Fehler beträgt + 5 % bei den gewählten Analyseparametern.
B: | Atom-Emissions-Spektrometrie mit induktiv gekoppeltem Argonplasma. Die
Lösung wurde im Vergleich zu einer gleich konzentrierten Lösung aus NaC!
‘Suprapur der Fa. Merck gemessen.
Der relative Fehler beträgt + 20%.
Anis dor Subsratguatät 39
5 Analyse der Substratqualtät
Boi den verwendeten Substratkrstalion handle es sich um ausgesuchte Spaltsticke
(ca. 8 x 8 x 30mm?) aus mehrere Klogramm schweren NaCi-Einkristalln, die nach
‘dem Nacken-Kyropoulos-Verfahren unter atmosphärischen Bedingungen hergestelt
worden waren [Wik88]. Als Ausgangsmatoria benutzte der Hersteller (Fa. Korth, Kiel)
hochreines NaCl (Optipur) der Fa. Merck, Darmstadt.
51 Chemische Analyse
Die chemische Analyse eines Spaltsticks (siehe Tab. 5-1) ergab, daß bis zu 10 ppm
verunreinigenden Kationen (vorwiegend Kallum) voriegen. Unter der vereinfachenden
‚Annahme, daß an der Kristlloberläche die gleiche Konzentration an Verunreini-
gungen wie Im Kristalinneren auftit, ergibt eine Rechnung bei Gleichvertelung auf
der Oberfläche: 1 verunreinigendes Metallatom auf 0,01 um? mit dem nächsten.
Verunreinigungsatom im Abstand von etwa 0,1 um. Zweiwertige Verunreinigungen,
die zusätzliche Ladungen relativ zur Matrix bereitstellen würden, sind offenbar nur in
geringer Menge vorhanden.
5.2 _Röntgentopographische Abbildung von Volumendetekten
Die strukturelle Perfektion von NaCl-Spalistücken wurde bereits früher mit röntgen-
topographischen Methoden untersucht. Die Untersuchungen von Ikeno et al. [Iken68]
betrafen [ösungsgezüchtste Kristalle mit der für diese Züchtungsmethode typischen
Defektstruktur. Die Defektstruktur plastisch deformierter schmeizgezüchteter NaCl-
Kristalle untersuchten Strunk [Stru73] und De Wainer & Manghi [Wain77]. Berg-
Barrett-Topogramme der im Druckversuch (Strunk) verformten Kristalle weisen
Kontraste auf, die Spuren von Giletebenen in der Probenoberfliche nachzeichnen.
Die Schulz-Topogramme der Arbeit von De Wainer zeigen neben einer deutichen
‘Subkomstruktur vor allem Spafistufen auf der Oberfläche der NACISpaltsticko.
Die in Abbildung 5-1 wiedergegebenen Rontgentopogramme (Lang-Kamera) zeigen
exemplarisch die Defelastruktur der in dieser Arbeit verwendeten Substratkistalle. In
‘Abb. 5-1a ist abgesehen vom stark gestörten Rand nur die Mitte des Spaltstücks in
Reflexion. Klinwinkelkomgrenzen sind an ihrem bandartigen Verlauf zu erkennen.
5 Analyse der Substratqualtät
Boi den verwendeten Substratkrstalion handle es sich um ausgesuchte Spaltsticke
(ca. 8 x 8 x 30mm?) aus mehrere Klogramm schweren NaCi-Einkristalln, die nach
‘dem Nacken-Kyropoulos-Verfahren unter atmosphärischen Bedingungen hergestelt
worden waren [Wik88]. Als Ausgangsmatoria benutzte der Hersteller (Fa. Korth, Kiel)
hochreines NaCl (Optipur) der Fa. Merck, Darmstadt.
51 Chemische Analyse
Die chemische Analyse eines Spaltsticks (siehe Tab. 5-1) ergab, daß bis zu 10 ppm
verunreinigenden Kationen (vorwiegend Kallum) voriegen. Unter der vereinfachenden
‚Annahme, daß an der Kristlloberläche die gleiche Konzentration an Verunreini-
gungen wie Im Kristalinneren auftit, ergibt eine Rechnung bei Gleichvertelung auf
der Oberfläche: 1 verunreinigendes Metallatom auf 0,01 um? mit dem nächsten.
Verunreinigungsatom im Abstand von etwa 0,1 um. Zweiwertige Verunreinigungen,
die zusätzliche Ladungen relativ zur Matrix bereitstellen würden, sind offenbar nur in
geringer Menge vorhanden.
5.2 _Röntgentopographische Abbildung von Volumendetekten
Die strukturelle Perfektion von NaCl-Spalistücken wurde bereits früher mit röntgen-
topographischen Methoden untersucht. Die Untersuchungen von Ikeno et al. [Iken68]
betrafen [ösungsgezüchtste Kristalle mit der für diese Züchtungsmethode typischen
Defektstruktur. Die Defektstruktur plastisch deformierter schmeizgezüchteter NaCl-
Kristalle untersuchten Strunk [Stru73] und De Wainer & Manghi [Wain77]. Berg-
Barrett-Topogramme der im Druckversuch (Strunk) verformten Kristalle weisen
Kontraste auf, die Spuren von Giletebenen in der Probenoberfliche nachzeichnen.
Die Schulz-Topogramme der Arbeit von De Wainer zeigen neben einer deutichen
‘Subkomstruktur vor allem Spafistufen auf der Oberfläche der NACISpaltsticko.
Die in Abbildung 5-1 wiedergegebenen Rontgentopogramme (Lang-Kamera) zeigen
exemplarisch die Defelastruktur der in dieser Arbeit verwendeten Substratkistalle. In
‘Abb. 5-1a ist abgesehen vom stark gestörten Rand nur die Mitte des Spaltstücks in
Reflexion. Klinwinkelkomgrenzen sind an ihrem bandartigen Verlauf zu erkennen.
40
Analyse der Substratqualtat
a) Transmissions-Autnahme
Reflex 200, MoKa,
unbedampites Spaltstück
3
b) Transmissions-Autnahme
Reflex 200, Moka,
bei385'C gespaltene
und bedamptte Probe
©) Reflexions-Autnahme
Refex 008, Cuka,
gleiche Probe wie beib)
jo
‘Abb. 5-1 Róntgentopogramme von NaCISpaltsticken (Größe: 8 x 8 mm?)
(g = Difraktionsvektor)
Analyse der Substratqualtat
a) Transmissions-Autnahme
Reflex 200, MoKa,
unbedampites Spaltstück
3
b) Transmissions-Autnahme
Reflex 200, Moka,
bei385'C gespaltene
und bedamptte Probe
©) Reflexions-Autnahme
Refex 008, Cuka,
gleiche Probe wie beib)
jo
‘Abb. 5-1 Róntgentopogramme von NaCISpaltsticken (Größe: 8 x 8 mm?)
(g = Difraktionsvektor)
Analyse dor Subsratguaät “
Bedenkt man, daß sich große thermische Verspannungen beim Nacken-Kyropaulos-
Verfahren kaum vermeiden lassen, so deuten die großen Subkörner (a mehrere
Milimotor) auf ino rolatv "schonende" Züchtung hin. Die Wachstums-Defektstruktur
ähnelt m übrigen sehr der von LiF und MgO (beide sind isotyp zu NACI) (Lang64].
ie Ähnlichkeit mit den Defektstrukturen von MgO und LIF wird auch deutlich an den
Gletbndem in Abb. 5-1b und e. Der dort abgebildete Kristall wurde von rechts nach
links gespalten. Dabei wurden zwei Gletsysteme vom Typ (110) <110> betätigt - zu
erkennen an den lanzenförmigen Kontrasten und den diagonalen Streifen in der
rechten oberen Ecke der Abb. 5-1b.
Aut der Rückstrahlaufnahme desselben Kristalls (Abb. 5-10) sind die diagonalen
Glelsysteme nur schlecht zu erkennen, da die Aumahmebedingungen hier die
Sichtbarkeit von Defekten begünstigen, die sich an der dem Röntgenfokus zuge-
wandten Seite befinden. Bei den schwach sichtbaren annähernd vertical verlaufenden
Streifen in der Mitte des Bildes handelt es sich wahrscheinlich um Oberfächenstufen,
die durch transversale Glotung hervorgerufen wurden. Dagogen handelt es sich bei
den hellen Linien, die die Abbildung von links oben nach rechts unten durchziehen,
zweiïfelos um Spaïtstufen.
Praktisch alle róntgentopographischen Kontrasterscheinungen können z.T. in Ver-
bindung mit Beobachtungen unter streifendem Lichteinfall (Oberlächenstufen) oder
im polarisierten Licht (Geitbänder) nterpretiert werden.
5.3 Dekoration von Oberflächendefekten
Während gröbere Spalistuten unter dem Stereomikroskop bei Dunkelfeldbeleuchtung
deutich erkennbar sind, werden Stufenhöhen in der Größenordnung der Giter-
konstante erst nach Golddekoration (siehe Abschnitt 3.1.1) im Transmissions-
Elektronenmikroskop sichtbar.
Typische Dekorationsmuster zeigt Abbildung 5-2. In den von gröberen Spaltstufen
freien Bereichen findet man eine bitziórmig verlaufende Stufenstruktur, deren V-
förmige Spitzen die Spaltichtung anzeigen (Abb. 5-22). Daneben findet man Terras-
sen, die wie in Abb. 5-20 im rechten Winkel von Gletbändern (Tartarı-Muster)
durchzogen werden. In Abb. 5-2c schließlich allen zueinander parallele Stufen auf, für
die ein kompitzierter Entstehungsmechanismus vorgeschlagen wird [Wain?8].
Bedenkt man, daß sich große thermische Verspannungen beim Nacken-Kyropaulos-
Verfahren kaum vermeiden lassen, so deuten die großen Subkörner (a mehrere
Milimotor) auf ino rolatv "schonende" Züchtung hin. Die Wachstums-Defektstruktur
ähnelt m übrigen sehr der von LiF und MgO (beide sind isotyp zu NACI) (Lang64].
ie Ähnlichkeit mit den Defektstrukturen von MgO und LIF wird auch deutlich an den
Gletbndem in Abb. 5-1b und e. Der dort abgebildete Kristall wurde von rechts nach
links gespalten. Dabei wurden zwei Gletsysteme vom Typ (110) <110> betätigt - zu
erkennen an den lanzenförmigen Kontrasten und den diagonalen Streifen in der
rechten oberen Ecke der Abb. 5-1b.
Aut der Rückstrahlaufnahme desselben Kristalls (Abb. 5-10) sind die diagonalen
Glelsysteme nur schlecht zu erkennen, da die Aumahmebedingungen hier die
Sichtbarkeit von Defekten begünstigen, die sich an der dem Röntgenfokus zuge-
wandten Seite befinden. Bei den schwach sichtbaren annähernd vertical verlaufenden
Streifen in der Mitte des Bildes handelt es sich wahrscheinlich um Oberfächenstufen,
die durch transversale Glotung hervorgerufen wurden. Dagogen handelt es sich bei
den hellen Linien, die die Abbildung von links oben nach rechts unten durchziehen,
zweiïfelos um Spaïtstufen.
Praktisch alle róntgentopographischen Kontrasterscheinungen können z.T. in Ver-
bindung mit Beobachtungen unter streifendem Lichteinfall (Oberlächenstufen) oder
im polarisierten Licht (Geitbänder) nterpretiert werden.
5.3 Dekoration von Oberflächendefekten
Während gröbere Spalistuten unter dem Stereomikroskop bei Dunkelfeldbeleuchtung
deutich erkennbar sind, werden Stufenhöhen in der Größenordnung der Giter-
konstante erst nach Golddekoration (siehe Abschnitt 3.1.1) im Transmissions-
Elektronenmikroskop sichtbar.
Typische Dekorationsmuster zeigt Abbildung 5-2. In den von gröberen Spaltstufen
freien Bereichen findet man eine bitziórmig verlaufende Stufenstruktur, deren V-
förmige Spitzen die Spaltichtung anzeigen (Abb. 5-22). Daneben findet man Terras-
sen, die wie in Abb. 5-20 im rechten Winkel von Gletbändern (Tartarı-Muster)
durchzogen werden. In Abb. 5-2c schließlich allen zueinander parallele Stufen auf, für
die ein kompitzierter Entstehungsmechanismus vorgeschlagen wird [Wain?8].
42 Analyse der Subaru
Abb. 52
Dekorationmuster von Oberflächen-
defekten von NaCl-Spattsticken
8) bitzförmiger Stufenwerlauf
b) Terrassen und "Tartan'-Muster
©) Parallele Bündel
(Gold-Dekoration, TEM-Aufmahmen)
Einen Eindruck von der makroskopischen "Oberflächengüte* des Spaltstücks liefern
auch Linienscans mit einem Oberfächenabtastgerät. Mit einem SLOAN Dektak IA
wurden deshalb Linienscans auf einigen Spaltstücken durchgeführt. Der Krüm-
mungsradius der Diamantnadel betrug nominell 12,5 um, Ihre Auflagekraft ca. 50 N.
Stufenhöhen zwischen 0,5 und 5 ym wurden vereinzelt beobachtet. Terrassengebiete
mi "Steigungen" von 1.… 5 % über eine Strecke von einem Millimeter wurden häufig
angetroffen. Bei einigen Proben wurden über Strecken von bis zu 2 mm keine Stufen
beobachtet.
Abb. 52
Dekorationmuster von Oberflächen-
defekten von NaCl-Spattsticken
8) bitzförmiger Stufenwerlauf
b) Terrassen und "Tartan'-Muster
©) Parallele Bündel
(Gold-Dekoration, TEM-Aufmahmen)
Einen Eindruck von der makroskopischen "Oberflächengüte* des Spaltstücks liefern
auch Linienscans mit einem Oberfächenabtastgerät. Mit einem SLOAN Dektak IA
wurden deshalb Linienscans auf einigen Spaltstücken durchgeführt. Der Krüm-
mungsradius der Diamantnadel betrug nominell 12,5 um, Ihre Auflagekraft ca. 50 N.
Stufenhöhen zwischen 0,5 und 5 ym wurden vereinzelt beobachtet. Terrassengebiete
mi "Steigungen" von 1.… 5 % über eine Strecke von einem Millimeter wurden häufig
angetroffen. Bei einigen Proben wurden über Strecken von bis zu 2 mm keine Stufen
beobachtet.
Analyse dor Subsratguanät 43
6 ZurHomogenitát der aufgedampften Schichten.
Die Dekoration von Unebenheiten der NaG-Oberläche hat mancherlel Einsicht in den
Mechanismus von Wachstum und Defekistruktur der (Substrat)Kristale vermittelt
[Reic&0b]. Bei der Erhebung quanttativer statistischer Größen am Kristalfim wie z.B.
Substratbedeckung und Atombelegung wirken sich jedoch gerade die lokalen
Inhomogenitaten sehr störend aus. Das Problem konkret: wie zeigt sich eine Proben-
stole mit statistischer Keimbildung im Elektronenmikroskop und woran erkennt man
sie beilonen-Rückstreumessungen.
Im Eloktronenmikroskop (TEM) lassen sich bei niedrigen Bedeckungen meist
Probenstallen finden, die nur wenige oder keine dekorierten Spaltstufen zeigen.
‚Abbildung 6-ta zeigt die TEM-Aufnahme einer solchen Stelle und die zugehörige
Häufigkeitsvertelung der Telchendurchmesser. Mit steigender Spalttufenanzahl
(Abb. 6-1b,c) nehmen Telichenanzahl N(d) und Bedeckung Z erwartungsgemäß zu,
während sich das Maximum der Häufgkeitsvertelung zu kleineren Aggregaten hin
verschiebt. Aggregate mit d > 250 nm sind ausschließlich an den Spaltstulen anzu-
treffen, sie dürften vor den statistisch nukleerten Telichen entstanden sein, oder aber
ort eine höhere Wachstumsrate als diese haben,
Bel héheren Bedeckungen fált die Unterscheidung zwischen "schlechten" und "guten"
Probenstelen schwieriger, zumal so krasse Verhältnisse wie in Abb. 6-2 demonstriert
seten vorliegen. Abbildung 6-2a ähnelt einer Luftbildaufnahme: steile “Abhánge" in
den dunklen Bereichen, breitere Terrassen‘ in den helleren Bereichen. Bei dieser
Probe waren bereits mit bloBem Auge große Unebenheiten der Oberfäche und
Ungleichmäßigkeiten der Farbe des Kistalfims (s.u.) zu bemerken. Gleiches git für
die Probe von Abb. 62b, wo immerhin noch größere Bereiche einheflicher
Bedeckung angetroffen wurden.
Da die aufgedampften Golafime erst nach Entnahme aus dem Vakuumrezipionten mit
[Kohle bedampft wurden, bestand Gelegenheit die Goidtime "as-grown" zu betrachten.
Unterhalb einer Dicke von 100nm sind Goldfime durchscheinend, wobei der
Farbeindruck mit zunehmender Dicke von blaB rätich/vielett über biäulich nach
grünich-goldfarben geht (vg. [GMS4, 8.492)
6 ZurHomogenitát der aufgedampften Schichten.
Die Dekoration von Unebenheiten der NaG-Oberläche hat mancherlel Einsicht in den
Mechanismus von Wachstum und Defekistruktur der (Substrat)Kristale vermittelt
[Reic&0b]. Bei der Erhebung quanttativer statistischer Größen am Kristalfim wie z.B.
Substratbedeckung und Atombelegung wirken sich jedoch gerade die lokalen
Inhomogenitaten sehr störend aus. Das Problem konkret: wie zeigt sich eine Proben-
stole mit statistischer Keimbildung im Elektronenmikroskop und woran erkennt man
sie beilonen-Rückstreumessungen.
Im Eloktronenmikroskop (TEM) lassen sich bei niedrigen Bedeckungen meist
Probenstallen finden, die nur wenige oder keine dekorierten Spaltstufen zeigen.
‚Abbildung 6-ta zeigt die TEM-Aufnahme einer solchen Stelle und die zugehörige
Häufigkeitsvertelung der Telchendurchmesser. Mit steigender Spalttufenanzahl
(Abb. 6-1b,c) nehmen Telichenanzahl N(d) und Bedeckung Z erwartungsgemäß zu,
während sich das Maximum der Häufgkeitsvertelung zu kleineren Aggregaten hin
verschiebt. Aggregate mit d > 250 nm sind ausschließlich an den Spaltstulen anzu-
treffen, sie dürften vor den statistisch nukleerten Telichen entstanden sein, oder aber
ort eine höhere Wachstumsrate als diese haben,
Bel héheren Bedeckungen fált die Unterscheidung zwischen "schlechten" und "guten"
Probenstelen schwieriger, zumal so krasse Verhältnisse wie in Abb. 6-2 demonstriert
seten vorliegen. Abbildung 6-2a ähnelt einer Luftbildaufnahme: steile “Abhánge" in
den dunklen Bereichen, breitere Terrassen‘ in den helleren Bereichen. Bei dieser
Probe waren bereits mit bloBem Auge große Unebenheiten der Oberfäche und
Ungleichmäßigkeiten der Farbe des Kistalfims (s.u.) zu bemerken. Gleiches git für
die Probe von Abb. 62b, wo immerhin noch größere Bereiche einheflicher
Bedeckung angetroffen wurden.
Da die aufgedampften Golafime erst nach Entnahme aus dem Vakuumrezipionten mit
[Kohle bedampft wurden, bestand Gelegenheit die Goidtime "as-grown" zu betrachten.
Unterhalb einer Dicke von 100nm sind Goldfime durchscheinend, wobei der
Farbeindruck mit zunehmender Dicke von blaB rätich/vielett über biäulich nach
grünich-goldfarben geht (vg. [GMS4, 8.492)
Zur Homogentt der aigadampten Schichten
Abb. 6-4
8
#
2
Tente Mn? —
a to. à
je
Em 1299
2
Im
i
been rr)
256%
Spaltstufenabhängige Bedeckung einer NaC-Spaifläche an
benachbarten Stellen auf derselben Probe.
Links das TEM-Photo, rechts die per QUANTIMET ermitete
Häuñgkeitsvertllung der Techengrößen bei Annahme kreis-
scheibenförmiger Aggregate (Z = Bedeckung)
Abb. 6-4
8
#
2
Tente Mn? —
a to. à
je
Em 1299
2
Im
i
been rr)
256%
Spaltstufenabhängige Bedeckung einer NaC-Spaifläche an
benachbarten Stellen auf derselben Probe.
Links das TEM-Photo, rechts die per QUANTIMET ermitete
Häuñgkeitsvertllung der Techengrößen bei Annahme kreis-
scheibenförmiger Aggregate (Z = Bedeckung)
Zur Homo dr aufgedampten Schichten 45
ADb.6-2 Spaltstufenabhängige Bedeckung einer NaCl-Spaltiache
a torrassentórmige Spañstufen
b_ Grenze zwischen zwei größeren Bereichen jewel
inheilicher Bedeckung (85% / 65%)
Die meisten Fime waren quer Über die Substratoberfläche einheitlich in Ihrer Farbe.
Bei einigen wurden jedoch Ferbunterschiede beobachtet. Abbildung 63 zeigt die
lichtoptische Aufnahme eines 8x8 mm? großen NaC-Spaltsticks mit aufiegendem
Goldfim. Deutch sichtbar sind Regionen mit unterschiedichem Farbeindruck
unterschiedicher Heligkeit). Der Substratkistall war nach dem Spatten bei 470K
während 120 s bedampft worden. AnschleBend war sofort erneut gespalten worden
und das Spaltstück "in Sicherheit” (niedrigere Temperatur im auffangenden Metal:
körbchen) gebracht worden. Die halbkreisiórmigen Konstraste in der rechten oberen
[Ecke dekorieren Spaltstufen, die im Verlauf der Rissbildung entstanden.
Um die Verhätnisse in den “blaulichen" und "rótichen" Bereichen näher zu untersu-
(chen, wurden an 10 Proben mit größeren Bereichen beider Färbungen gezielt Mes:
sungen mit Transmissions-Elektronenmikroskopie und lonenrückstreuung durch.
geführt. Abbildung 6-4 ilustrier die Situation anhand einer Probe, die bei einer Sub-
Strattemperatur von 600 K hergestelt worden war (Aufdampfdauer: 1005; Rate:
0,2 nm/s). Die rôtiche Probenstell (Abb. 6-42) zeigt auf den ersten Blick eine etwas
leichmäßigere Tollchengrößenvertilung als die biäuiche Probenstelle (Abb. 6-4)
ADb.6-2 Spaltstufenabhängige Bedeckung einer NaCl-Spaltiache
a torrassentórmige Spañstufen
b_ Grenze zwischen zwei größeren Bereichen jewel
inheilicher Bedeckung (85% / 65%)
Die meisten Fime waren quer Über die Substratoberfläche einheitlich in Ihrer Farbe.
Bei einigen wurden jedoch Ferbunterschiede beobachtet. Abbildung 63 zeigt die
lichtoptische Aufnahme eines 8x8 mm? großen NaC-Spaltsticks mit aufiegendem
Goldfim. Deutch sichtbar sind Regionen mit unterschiedichem Farbeindruck
unterschiedicher Heligkeit). Der Substratkistall war nach dem Spatten bei 470K
während 120 s bedampft worden. AnschleBend war sofort erneut gespalten worden
und das Spaltstück "in Sicherheit” (niedrigere Temperatur im auffangenden Metal:
körbchen) gebracht worden. Die halbkreisiórmigen Konstraste in der rechten oberen
[Ecke dekorieren Spaltstufen, die im Verlauf der Rissbildung entstanden.
Um die Verhätnisse in den “blaulichen" und "rótichen" Bereichen näher zu untersu-
(chen, wurden an 10 Proben mit größeren Bereichen beider Färbungen gezielt Mes:
sungen mit Transmissions-Elektronenmikroskopie und lonenrückstreuung durch.
geführt. Abbildung 6-4 ilustrier die Situation anhand einer Probe, die bei einer Sub-
Strattemperatur von 600 K hergestelt worden war (Aufdampfdauer: 1005; Rate:
0,2 nm/s). Die rôtiche Probenstell (Abb. 6-42) zeigt auf den ersten Blick eine etwas
leichmäßigere Tollchengrößenvertilung als die biäuiche Probenstelle (Abb. 6-4)
46 Zur Homogat or augodampten Schichten
dunkle Bereiche: biäulicher Farbton.
hele Bereiche: róticher Farbton
Abb.63 | Farbunterschiede an einem Goldfim auf einer 8x8 mm?
großen (100) NaC-Spaitläche
Doutich erkennbar in den Häufigkeitsverteilungen sind drei relative Maxima. Ordnet
man das Maximum mit dem kleinsten Teilchendurchmesser sekundärer Keimbildung
zu, so kann man die beiden anderen versuchsweise den noch nicht bzw. gerade
Koaleszierenden Aggregaten zuordnen. Die bläuliche Probenstell ist hier um 15%
stärker bedeckt und um 6 % stärker belegt ls ie rôtiche Probenstele.
Generel wurde fesigestelt, daß in den "bäulichen" Bereichen wesentich mehr
(dekrirte Obertächenstufen vorlagen (TEM) und dad dort auch mehr Goldstome pro
cm? abgeschieden wurden (RBS)* Dem Idealfall einer defekteien Substrat
obertäche am nächsten kommen in ciesem Fall also ci “ttichen" Probenstelen
bzw. solche Probenstelen mit den niedigsten Werten von Bedeckung und Belegung
bol ansonston geichen Autdampfoedingungen
* Brloun-Sreuung an Obertachonphononen von NaCt mt aulegenden Golparikan [HH
leg bal diesen Proben ebenals nahe, daß Probenstalon untrsehedicher Fartónung uma
echo stark blog sind THIS),
dunkle Bereiche: biäulicher Farbton.
hele Bereiche: róticher Farbton
Abb.63 | Farbunterschiede an einem Goldfim auf einer 8x8 mm?
großen (100) NaC-Spaitläche
Doutich erkennbar in den Häufigkeitsverteilungen sind drei relative Maxima. Ordnet
man das Maximum mit dem kleinsten Teilchendurchmesser sekundärer Keimbildung
zu, so kann man die beiden anderen versuchsweise den noch nicht bzw. gerade
Koaleszierenden Aggregaten zuordnen. Die bläuliche Probenstell ist hier um 15%
stärker bedeckt und um 6 % stärker belegt ls ie rôtiche Probenstele.
Generel wurde fesigestelt, daß in den "bäulichen" Bereichen wesentich mehr
(dekrirte Obertächenstufen vorlagen (TEM) und dad dort auch mehr Goldstome pro
cm? abgeschieden wurden (RBS)* Dem Idealfall einer defekteien Substrat
obertäche am nächsten kommen in ciesem Fall also ci “ttichen" Probenstelen
bzw. solche Probenstelen mit den niedigsten Werten von Bedeckung und Belegung
bol ansonston geichen Autdampfoedingungen
* Brloun-Sreuung an Obertachonphononen von NaCt mt aulegenden Golparikan [HH
leg bal diesen Proben ebenals nahe, daß Probenstalon untrsehedicher Fartónung uma
echo stark blog sind THIS),
ur Homogenta er aufgedampiten Schichten a
a
el Faux
Cr © æ #
Teihendurehnesser élan —
‘Abb. 6-4 Elektronenmikroskopische Helfeldbilder und zugehörige
Telchengrößenverteiungen an einer “rótichen' Stelle (a)
und einer "biáulichen' Stelle (>) derselben Probe
ebenfalls angegeben: Atombelegung N und Bedeckung Z
Eine ähnliche Betrachtung findet sich auch bel Krohn & Bethge [Kroh79]: "The only
explanation we have for the described discrepancias is that only the lowest, if any,
observed nucleus densities can be considered as reliable; al higher densities must be
the result of some disturbing effects .
Als Kriterium für die Brauchbarkeit der betreffenden Proben im Rahmen diesor
Untersuchungen wurde deshalb bestimmt: bei sonst gleichen Aufdampfbedin-
gungen werden nur die Proben mit den niedrigeren Meäwerten in die weitere
‚Auswertung einbezogen. Liegen von der selben Probe zur gleichen Messung
(Bedeckung, Belegung) unterschiedliche Messwerte vor, dann werden auch
Hier die niedrigeren Werte für die Auswertung benutzt.
a
el Faux
Cr © æ #
Teihendurehnesser élan —
‘Abb. 6-4 Elektronenmikroskopische Helfeldbilder und zugehörige
Telchengrößenverteiungen an einer “rótichen' Stelle (a)
und einer "biáulichen' Stelle (>) derselben Probe
ebenfalls angegeben: Atombelegung N und Bedeckung Z
Eine ähnliche Betrachtung findet sich auch bel Krohn & Bethge [Kroh79]: "The only
explanation we have for the described discrepancias is that only the lowest, if any,
observed nucleus densities can be considered as reliable; al higher densities must be
the result of some disturbing effects .
Als Kriterium für die Brauchbarkeit der betreffenden Proben im Rahmen diesor
Untersuchungen wurde deshalb bestimmt: bei sonst gleichen Aufdampfbedin-
gungen werden nur die Proben mit den niedrigeren Meäwerten in die weitere
‚Auswertung einbezogen. Liegen von der selben Probe zur gleichen Messung
(Bedeckung, Belegung) unterschiedliche Messwerte vor, dann werden auch
Hier die niedrigeren Werte für die Auswertung benutzt.
48 Wachstum der Golfing
7 Wachstum der Goldtiime
Der zetiche Ablauf der verschiedenen Stadien der Fimblidung wird in zahlreichen
‚Arbeiten beschrieben und gedeutet. Aufgabe dieser Untersuchung war es festzu-
stellen, ob eine Änderung des Wachstumsmodus' in Abhängigkeit von der Übersät-
tigung stattindet. Gemäß der Thoorie von Kashchiev solte zu niedrigeren Übersätt-
‚gungen hin ein Übergang vom 2- dimensionalen Wachstum (‘Schichtwachstum)
zum 8 - dimensionalon Wachstum (Insehrachstum‘) erfolgen. Die vorliegende Unter-
suchung solte diese Voraussagen belegen oder widerlegen.
74 Beschreibung zweier Probenserien
Bei konstanter Aufdampfrato A wurden Probenserien mit unterschiedlichen Auf
dampfzeiten t bei jeweils defnierten Substratemperaturen hergestelt Als Substrat-
temperaturen wurden gewählt: 300 K, 370K, 470 K, 520K, 610K und 670K. Die
‘Aufdampfzeiten varierten zwischen 5 s und 600 s. Der Unterschied in der Übersätt-
‘Gung war am größten zwischen den Aufdampfungen bel 300 K und 670 K. Ergebnisse
dieser beiden Aufdampfsorion sind in den Abbildungen 7-1 und 7-2 wiedergegeben.
Bei einer Substrattemperatur von 300 K war der Film nach nur 90 s Aufdampfdauer
(Rate R = 1,2-1015 omvs"t =0,2 nm Au/s ) praktisch geschlossen. Die Belegung der
Oberfläche mit Goldatomen nahm fast linear mit der Zeit zu. Bei gleicher Aufdampfrate
‘war der Fim bei einer Substrattemperatur von 670 K auch nach 480 s erst zu 82%
bedeckt. Bedeckung und Belegung der Oberfläche geschehen hier deutlich nicht
mehr linear mit der Aufdampizei
Der Kontrast (Heligkeitsunterschied) der Gold-Cluster gegenüber der Kohleträger-
schicht bei Aufnahmen gleicher Bedeckung (z.B. bei Abb. 7-1¢ Und 7-2d) ist bei der
670 K- Aunahmeserio stärker, Dies ist bereits ein Indiz dafür, daß die Cluster der
670 K- Serie den Elektronenstrahl stärker absorbieren, Ihm also die gréBere Weg-
länge in Durehstrahlungsrichtung entgegensetzen.
Die Gold-Krisalite der Raumtemperaturaufdampfungen (T = 900K) zeigen kaum
Krstallographisch definierbare Umrisse. Mit zunehmender Substrattemperatur werden
wohldefiierte dreisckige und sechseckige Umrisso bereits bei geringer Vergrößerung
sichtbar. Dies ist eine Folge der mit zunehmender Temperatur erhöhten Oberflächen-
fusion, die Umlagerungen am Cluster begünstigt.
7 Wachstum der Goldtiime
Der zetiche Ablauf der verschiedenen Stadien der Fimblidung wird in zahlreichen
‚Arbeiten beschrieben und gedeutet. Aufgabe dieser Untersuchung war es festzu-
stellen, ob eine Änderung des Wachstumsmodus' in Abhängigkeit von der Übersät-
tigung stattindet. Gemäß der Thoorie von Kashchiev solte zu niedrigeren Übersätt-
‚gungen hin ein Übergang vom 2- dimensionalen Wachstum (‘Schichtwachstum)
zum 8 - dimensionalon Wachstum (Insehrachstum‘) erfolgen. Die vorliegende Unter-
suchung solte diese Voraussagen belegen oder widerlegen.
74 Beschreibung zweier Probenserien
Bei konstanter Aufdampfrato A wurden Probenserien mit unterschiedlichen Auf
dampfzeiten t bei jeweils defnierten Substratemperaturen hergestelt Als Substrat-
temperaturen wurden gewählt: 300 K, 370K, 470 K, 520K, 610K und 670K. Die
‘Aufdampfzeiten varierten zwischen 5 s und 600 s. Der Unterschied in der Übersätt-
‘Gung war am größten zwischen den Aufdampfungen bel 300 K und 670 K. Ergebnisse
dieser beiden Aufdampfsorion sind in den Abbildungen 7-1 und 7-2 wiedergegeben.
Bei einer Substrattemperatur von 300 K war der Film nach nur 90 s Aufdampfdauer
(Rate R = 1,2-1015 omvs"t =0,2 nm Au/s ) praktisch geschlossen. Die Belegung der
Oberfläche mit Goldatomen nahm fast linear mit der Zeit zu. Bei gleicher Aufdampfrate
‘war der Fim bei einer Substrattemperatur von 670 K auch nach 480 s erst zu 82%
bedeckt. Bedeckung und Belegung der Oberfläche geschehen hier deutlich nicht
mehr linear mit der Aufdampizei
Der Kontrast (Heligkeitsunterschied) der Gold-Cluster gegenüber der Kohleträger-
schicht bei Aufnahmen gleicher Bedeckung (z.B. bei Abb. 7-1¢ Und 7-2d) ist bei der
670 K- Aunahmeserio stärker, Dies ist bereits ein Indiz dafür, daß die Cluster der
670 K- Serie den Elektronenstrahl stärker absorbieren, Ihm also die gréBere Weg-
länge in Durehstrahlungsrichtung entgegensetzen.
Die Gold-Krisalite der Raumtemperaturaufdampfungen (T = 900K) zeigen kaum
Krstallographisch definierbare Umrisse. Mit zunehmender Substrattemperatur werden
wohldefiierte dreisckige und sechseckige Umrisso bereits bei geringer Vergrößerung
sichtbar. Dies ist eine Folge der mit zunehmender Temperatur erhöhten Oberflächen-
fusion, die Umlagerungen am Cluster begünstigt.
Wachstum dor Goetime 49
Nach dem Wuïfschen Satz (die Summe der Energiebeiräge aller Obertáchen-
elemente strebt einem Minimum zu) können solche Flächenformen {hkl} besonders
Stark ausgebildet werden, für die die speziische Oberfächenenergie oy reativ gering
ist [Wike8, S. 188ff; Wot62, table I]. Im voriegenden Fall sind dies vor allem die
{100} - und die (111) - Flächen (siehe z.B. Abb. 7-2c), die als Aufwachsebenen und
als "äußere" Begrenzungsflächen beobachtet werden können.
Dort wo sich zwei große Cluster berühren, kommt es während der Verschmelzung
(Koaleszenz) zu verstärkten Umlagerungen. Die Umrisse verrunden (siehe z.B. Abb.
7-2d) und es entsteht der Eindruck einer quasilüssigen Vereinigung zweier Tropfen
{lcke83]. Die Ursache für die Verschmelzung liegt in einer Verringerung der Ober-
bzw. Grenzflächenenergie, wenn zwei getrennte Cluster sich vereinigen.
Da die sich vereinigenden Cluster häufig nicht die gleiche Kristalitorentierung besit
zon, kommt es bei der Koaleszenz oft zu einer Umorientiarung des kleineren Partners,
Sind dle Cluster energetisch zu ähnlich bzw. bereits sehr groß, werden meist
Zuilingsgrenzen beobachtet. Die Lage dieser “inneren* Oberfiéchen ließ sich auf
cinigon TEM-Aufnahmen an Pondellösungskontrasten ersehen.
7.2. Systematische Verläufe bel Clusterhöhe und Kondensationskoettizienten
Vergleicht man Filme mit atwa gleichem Bedeckungsgrad (Tab. 7-1), ann sieht man,
a8 mitlere Fimhöhe A und mitlere Clusterhöhe T (vereinfachende Annahme:
ayinderiórmigo Cluster) mit steigender Substrattemperatur ansteigen. Beobachtet
man andererseits Proben mit ähnlicher mittlerer Clusterhahe T (Tab. 7-2), so zeigt sich
cine Abnahme von Bedeckung Z und millerer Fimhähe fi mit steigender
Substattemperatur, Dies bedeute, daß das Verhältnis Höhe / Breite der Cluster mit
steigender Substrattomperatur wächst.
Der zeitiche Verlauf der Gold-Abscheidung bei unterschiedichen Substrattempera-
turen ist in Abbildung 7-3 wiedergegeben. Der (Integrale) Kondensationskoeifzient a
als Quotient der bis zu einem bestimmten Zeitpunkt kondensierten Atome N, zu den
bis dahin auf das Substrat aufgetroffenen Atomen R -t kann dieser Darstellung
gemäß loga = log(N, / Rt) = log(N, / R) - logt entnommen werden.
‘Aut der gepunktet eingezeichneten Winkelhalbierenden befinden sich Messpunite,
die zu Aufdampfungen gehören, bei denen alles aufgetroffene Material kondensiert
ist; hier ist log a = O und also a
Nach dem Wuïfschen Satz (die Summe der Energiebeiräge aller Obertáchen-
elemente strebt einem Minimum zu) können solche Flächenformen {hkl} besonders
Stark ausgebildet werden, für die die speziische Oberfächenenergie oy reativ gering
ist [Wike8, S. 188ff; Wot62, table I]. Im voriegenden Fall sind dies vor allem die
{100} - und die (111) - Flächen (siehe z.B. Abb. 7-2c), die als Aufwachsebenen und
als "äußere" Begrenzungsflächen beobachtet werden können.
Dort wo sich zwei große Cluster berühren, kommt es während der Verschmelzung
(Koaleszenz) zu verstärkten Umlagerungen. Die Umrisse verrunden (siehe z.B. Abb.
7-2d) und es entsteht der Eindruck einer quasilüssigen Vereinigung zweier Tropfen
{lcke83]. Die Ursache für die Verschmelzung liegt in einer Verringerung der Ober-
bzw. Grenzflächenenergie, wenn zwei getrennte Cluster sich vereinigen.
Da die sich vereinigenden Cluster häufig nicht die gleiche Kristalitorentierung besit
zon, kommt es bei der Koaleszenz oft zu einer Umorientiarung des kleineren Partners,
Sind dle Cluster energetisch zu ähnlich bzw. bereits sehr groß, werden meist
Zuilingsgrenzen beobachtet. Die Lage dieser “inneren* Oberfiéchen ließ sich auf
cinigon TEM-Aufnahmen an Pondellösungskontrasten ersehen.
7.2. Systematische Verläufe bel Clusterhöhe und Kondensationskoettizienten
Vergleicht man Filme mit atwa gleichem Bedeckungsgrad (Tab. 7-1), ann sieht man,
a8 mitlere Fimhöhe A und mitlere Clusterhöhe T (vereinfachende Annahme:
ayinderiórmigo Cluster) mit steigender Substrattemperatur ansteigen. Beobachtet
man andererseits Proben mit ähnlicher mittlerer Clusterhahe T (Tab. 7-2), so zeigt sich
cine Abnahme von Bedeckung Z und millerer Fimhähe fi mit steigender
Substattemperatur, Dies bedeute, daß das Verhältnis Höhe / Breite der Cluster mit
steigender Substrattomperatur wächst.
Der zeitiche Verlauf der Gold-Abscheidung bei unterschiedichen Substrattempera-
turen ist in Abbildung 7-3 wiedergegeben. Der (Integrale) Kondensationskoeifzient a
als Quotient der bis zu einem bestimmten Zeitpunkt kondensierten Atome N, zu den
bis dahin auf das Substrat aufgetroffenen Atomen R -t kann dieser Darstellung
gemäß loga = log(N, / Rt) = log(N, / R) - logt entnommen werden.
‘Aut der gepunktet eingezeichneten Winkelhalbierenden befinden sich Messpunite,
die zu Aufdampfungen gehören, bei denen alles aufgetroffene Material kondensiert
ist; hier ist log a = O und also a
chem dr Gletime
‘Abb. 7-4 Aufdampfserie bei Substratiemperatur T = 300 K (oben)
9 D 9 9 9
Autdamplung (5) 5 2 40 6
Bedeckung (2% 2 So 7% 83 $
Begur teilen) 8 2 M 7 m
‘Abb. 7-2 Aufdampfserie bei Substrattomporatur T = 670K (rechts)
2) D © 9 +
‘Aufdamptung(s) 120 180 240 360 480
Bedeckung (% S 75 82
N 8 45
Belegung (x10/5/cm?) 100 188 210 382 580
(der Maßstab beträgt bei den Abbildungen 7-1 und 7-2 a-d ca, 23400:1)
‘Abb. 7-4 Aufdampfserie bei Substratiemperatur T = 300 K (oben)
9 D 9 9 9
Autdamplung (5) 5 2 40 6
Bedeckung (2% 2 So 7% 83 $
Begur teilen) 8 2 M 7 m
‘Abb. 7-2 Aufdampfserie bei Substrattomporatur T = 670K (rechts)
2) D © 9 +
‘Aufdamptung(s) 120 180 240 360 480
Bedeckung (% S 75 82
N 8 45
Belegung (x10/5/cm?) 100 188 210 382 580
(der Maßstab beträgt bei den Abbildungen 7-1 und 7-2 a-d ca, 23400:1)
Wachstum der Gletime
82 achat der Golttme
Tabelle 7-1 Proben mit vergleichbarer Bedeckung (Z)
Substrat- Bedeckung —_ittlere mittlere
temperatur Fimhöhe Clusterhöhe
2% yam Tom
300 ra 92 124
ro 75 71 205
470 7 ES] 320
520 re 409 524
610 80 560 700
670 75 648 864
mitere Fimhôhe Be Ne/ Lay
micro Clustermóhe F= 10/2
N, = Anzahl der kondensierten Atome pro cm?
Lau = Atomdichte von Gold pro em?
Tabelle 7-2 Proben mit vergleichbarer mitlerer Clusterhöne (1)
Substrat: Bedeckung mitlere mitlere Aukdampf-
temperatur Fimhöhe Clsterhöhe dauer
TK 21% Fam Tom vs
200 9 198 195 E
370 ES m 208 75
520 a 64 208 45
670 2 51 204 so
520 7 409 524 180
so sr 22 512 190
670 4 24 509 180
Tabelle 7-1 Proben mit vergleichbarer Bedeckung (Z)
Substrat- Bedeckung —_ittlere mittlere
temperatur Fimhöhe Clusterhöhe
2% yam Tom
300 ra 92 124
ro 75 71 205
470 7 ES] 320
520 re 409 524
610 80 560 700
670 75 648 864
mitere Fimhôhe Be Ne/ Lay
micro Clustermóhe F= 10/2
N, = Anzahl der kondensierten Atome pro cm?
Lau = Atomdichte von Gold pro em?
Tabelle 7-2 Proben mit vergleichbarer mitlerer Clusterhöne (1)
Substrat: Bedeckung mitlere mitlere Aukdampf-
temperatur Fimhöhe Clsterhöhe dauer
TK 21% Fam Tom vs
200 9 198 195 E
370 ES m 208 75
520 a 64 208 45
670 2 51 204 so
520 7 409 524 180
so sr 22 512 190
670 4 24 509 180
Machsum der Gino E
‘ufdanptéouer | —
‘Abb. 7-8 Darstellung des integralen Kondensationskooffzienten e für
‘Aufdampfungen mit unterschiedichen Substrattemperaturen
bei einer konstanten Aufdampfrate von R = 1,2-1015 cm? st
Messpunkte unterhalb dieser “Grenzini (loga = 0) legen auf Parallelen zur
Winkelhalbierenden mit der Ordinate Kleiner 1 - entsprechend einem
Kondensationskoeffzienten Kleiner 1. Man erkennt unschwer, daß der integrale
Kondensationskoefzient bei den Raumtemperaturaufdamplungen (T = 300 K) vam
Zeitpunkt des Boginns der Messungen an praktisch 1 ist. Dagegen ist die
‚Abscheidung bei höheren Substrattemperaturen zunächst deutich geringer (a << 1)
{und nähert sich erst almählich an den Wert für vollständige Kondensation.
Die Zunahme des Kondensationskosffzienten it mit der zunehmenden Bedeckung
(der Substratoberläche durch Gold-Cluster verknüpft: auf der NaC-Oberfäche
wandemde Adatome erhalten während Ihrer durchschnitlichen Verweizeit 7
Zunehmend mehr Gelegenheit sich bereits gebieten stablen Aggregaten
anzuschließen. Darüber hinaus git fOr Golc-Atome, de direkt auf stable Aggregate
aufreflen (direct impingement’) nicht mehr der niedrige (cierentele)
Kondensaonskoefzent gegenüber der NaCtOberfáche, sondem der höhere
gegenüber den Au-Clustern
‘ufdanptéouer | —
‘Abb. 7-8 Darstellung des integralen Kondensationskooffzienten e für
‘Aufdampfungen mit unterschiedichen Substrattemperaturen
bei einer konstanten Aufdampfrate von R = 1,2-1015 cm? st
Messpunkte unterhalb dieser “Grenzini (loga = 0) legen auf Parallelen zur
Winkelhalbierenden mit der Ordinate Kleiner 1 - entsprechend einem
Kondensationskoeffzienten Kleiner 1. Man erkennt unschwer, daß der integrale
Kondensationskoefzient bei den Raumtemperaturaufdamplungen (T = 300 K) vam
Zeitpunkt des Boginns der Messungen an praktisch 1 ist. Dagegen ist die
‚Abscheidung bei höheren Substrattemperaturen zunächst deutich geringer (a << 1)
{und nähert sich erst almählich an den Wert für vollständige Kondensation.
Die Zunahme des Kondensationskosffzienten it mit der zunehmenden Bedeckung
(der Substratoberläche durch Gold-Cluster verknüpft: auf der NaC-Oberfäche
wandemde Adatome erhalten während Ihrer durchschnitlichen Verweizeit 7
Zunehmend mehr Gelegenheit sich bereits gebieten stablen Aggregaten
anzuschließen. Darüber hinaus git fOr Golc-Atome, de direkt auf stable Aggregate
aufreflen (direct impingement’) nicht mehr der niedrige (cierentele)
Kondensaonskoefzent gegenüber der NaCtOberfáche, sondem der höhere
gegenüber den Au-Clustern
5 cha dr ita
! t 4
£ É
y” roux q? mo
H El
aa ‘ot a} ese E
= «
! A 1 5
É Fd 2
7° "ale
y $ as
i by |
er Fi De 5,
! 1 +
E Y E
oo Sat
ee, hina gp. ove
ih i
rr ts st Sota ts
‘Abb. 7-4 Zunahme der Bedeckung Z mit wachsender Aufdampfdauer t
(Rate R = konstant) bei verschiedenen Substrattemperaturen.
(Zur Lage des Kurververtauts in den Diagrammen siehe Text)
! t 4
£ É
y” roux q? mo
H El
aa ‘ot a} ese E
= «
! A 1 5
É Fd 2
7° "ale
y $ as
i by |
er Fi De 5,
! 1 +
E Y E
oo Sat
ee, hina gp. ove
ih i
rr ts st Sota ts
‘Abb. 7-4 Zunahme der Bedeckung Z mit wachsender Aufdampfdauer t
(Rate R = konstant) bei verschiedenen Substrattemperaturen.
(Zur Lage des Kurververtauts in den Diagrammen siehe Text)
Wachstum der Goldie ss
7.3 Zusammenhänge zwischen Bedeckung und Aufdampfdauer
und zwischen Bedeckung und Substratbelegung
Im Abschnitt 5 wurde gezeigt und begründet, warum Messungen an verschiedenen
‘Stelen derselben Probe zu recht unterschiediche Ergebnisse führen können. Als
Ergebnis wurde dort ein staistisches Kriterium für die Brauchbarkeit einer Messung
angegeben: werden bei sonst gleichen Aufdampfbedingungen (Rate, Substrattempe-
ratur, Aufdampfdauer) verschiedene Meßwerte für Bedeckung oder Belegung erhal-
ten, wird der Jeweils niedrigste Wert für "gúlt” erklärt und in die weitere Auswertung
einbezogen.
Einzeidlagramme für Jeweils eine Aufdampfserie bei konstanter Substrattemperatur
zeigt Abb. 7-4. Aufgetragen ist die Zunahme der Bedeckung mit wachsender Auf-
dampfdauer. Obwohl bereits nach obigem Kriterium verfahren wurde, streuen die
Bedeckungswerte immer noch sehr stark. Eine Interpolation wäre angemessen, wenn
die "Qualtät" der Messpunkte vergleichbar wäre. In Abschrift 6 wurde jedoch gezeigt,
daß Substratdefekte die Bodeckung lokal stark anheben können. Es erschien deshalb
sinnvoll, in der Nähe von Meßpunkten mit ähnlicher Aufdampfdauer, den
Kurvenveriauf an den dort niedrigsten Bedeckungswerten zu orientieren.
Die Einzeldiagramme der Abb. 7-5 unterscheiden sich von denen der Abb. 7-4 auf
den ersten Blick recht wenig. Die Bedeckung wurde hier jedoch gegen die mit
lonenrückstreuung festgestelte Atombelegung aufgetragen.
7.4 Resúmes zum Wachstum der Goldschichten
Die Kurvenverläufe der vorangegangenen Einzelciagramme sind in Abbildung 7-6
zusammengefaßt. Die Abnahme der Bedeckung mit zunehmender Substrattempe-
ratur bel sonst gleichen Bedingungen ist klar. Vergleicht man die beiden Kurvenver-
!äufe der 300 K - Aufdamptsere in den Abb. 7-6 und b, so ist kaum ein Unterschied
fectstelbar: alles was auftift kondensiert auch. Bei der 670 K - Aufdampfseri ist der
Unterschied dagegen deutich zu sehen: bei einer Bedeckung von 80 % kondensieren
ur 5 von 6 aufreffenden Atomen.
Die 300 K - Kurve kommt in ihrem Verlauf einer Geraden noch einigermaßen nahe; zu
höheren Substrattemperaturen hin werden die Kurven jedoch zunehmend
7.3 Zusammenhänge zwischen Bedeckung und Aufdampfdauer
und zwischen Bedeckung und Substratbelegung
Im Abschnitt 5 wurde gezeigt und begründet, warum Messungen an verschiedenen
‘Stelen derselben Probe zu recht unterschiediche Ergebnisse führen können. Als
Ergebnis wurde dort ein staistisches Kriterium für die Brauchbarkeit einer Messung
angegeben: werden bei sonst gleichen Aufdampfbedingungen (Rate, Substrattempe-
ratur, Aufdampfdauer) verschiedene Meßwerte für Bedeckung oder Belegung erhal-
ten, wird der Jeweils niedrigste Wert für "gúlt” erklärt und in die weitere Auswertung
einbezogen.
Einzeidlagramme für Jeweils eine Aufdampfserie bei konstanter Substrattemperatur
zeigt Abb. 7-4. Aufgetragen ist die Zunahme der Bedeckung mit wachsender Auf-
dampfdauer. Obwohl bereits nach obigem Kriterium verfahren wurde, streuen die
Bedeckungswerte immer noch sehr stark. Eine Interpolation wäre angemessen, wenn
die "Qualtät" der Messpunkte vergleichbar wäre. In Abschrift 6 wurde jedoch gezeigt,
daß Substratdefekte die Bodeckung lokal stark anheben können. Es erschien deshalb
sinnvoll, in der Nähe von Meßpunkten mit ähnlicher Aufdampfdauer, den
Kurvenveriauf an den dort niedrigsten Bedeckungswerten zu orientieren.
Die Einzeldiagramme der Abb. 7-5 unterscheiden sich von denen der Abb. 7-4 auf
den ersten Blick recht wenig. Die Bedeckung wurde hier jedoch gegen die mit
lonenrückstreuung festgestelte Atombelegung aufgetragen.
7.4 Resúmes zum Wachstum der Goldschichten
Die Kurvenverläufe der vorangegangenen Einzelciagramme sind in Abbildung 7-6
zusammengefaßt. Die Abnahme der Bedeckung mit zunehmender Substrattempe-
ratur bel sonst gleichen Bedingungen ist klar. Vergleicht man die beiden Kurvenver-
!äufe der 300 K - Aufdamptsere in den Abb. 7-6 und b, so ist kaum ein Unterschied
fectstelbar: alles was auftift kondensiert auch. Bei der 670 K - Aufdampfseri ist der
Unterschied dagegen deutich zu sehen: bei einer Bedeckung von 80 % kondensieren
ur 5 von 6 aufreffenden Atomen.
Die 300 K - Kurve kommt in ihrem Verlauf einer Geraden noch einigermaßen nahe; zu
höheren Substrattemperaturen hin werden die Kurven jedoch zunehmend
achat de Godfime
Buts zn —
a
a Ben
‘ ;
DRE sited tes
oy !
LE
s PS
fi yor E esx
i
a ar a ee ae oe a ss
t
Aromen. Nein? — Menges N Wen
Abb. 7-5 Zusammenhang zwischen Bedeckung Z und Atombelegung N,
bel verschiedenen Substrattomporaturen
(Zur Lage des Kurvenveraus in den Diagrammen siehe Tex)
Buts zn —
a
a Ben
‘ ;
DRE sited tes
oy !
LE
s PS
fi yor E esx
i
a ar a ee ae oe a ss
t
Aromen. Nein? — Menges N Wen
Abb. 7-5 Zusammenhang zwischen Bedeckung Z und Atombelegung N,
bel verschiedenen Substrattomporaturen
(Zur Lage des Kurvenveraus in den Diagrammen siehe Tex)
act der oigo El
DELA]
wot
{ 11233
= iE
i |
2 sj) HA
3 Wy
3
0 1
9 1 2 3 6 5 6 7
a auftreffende Atome Rt I 10°7 cm? ——
100 T7] ET
! ST Sr TE
BJ
N
ae I
g / | | |
3 ] |
il | [|
o | II
o 1 2 3 4 5 6 7
b Atombelegung N. 110 cm? ——
Abb. 7.8 Zunahme der Bedeckung Z bel Autdamplungen mit unter-
Schiedicher Substrttemperatur aufgetragen gegen di:
a) aufgetofenen Aiome Rt b) kondensirten Atome N,
DELA]
wot
{ 11233
= iE
i |
2 sj) HA
3 Wy
3
0 1
9 1 2 3 6 5 6 7
a auftreffende Atome Rt I 10°7 cm? ——
100 T7] ET
! ST Sr TE
BJ
N
ae I
g / | | |
3 ] |
il | [|
o | II
o 1 2 3 4 5 6 7
b Atombelegung N. 110 cm? ——
Abb. 7.8 Zunahme der Bedeckung Z bel Autdamplungen mit unter-
Schiedicher Substrttemperatur aufgetragen gegen di:
a) aufgetofenen Aiome Rt b) kondensirten Atome N,
se Wachstum dor Godfime
‚Macher‘. Eine Ineare Zunahme der Bedeckung mit der Atombelegung würde
bodeuten, daß Aggregate durch Einfang von Adatomen zu einer Schicht zusam-
menwachsen, ohne daß sich an ihrer mitleren Höhe etwas änderte (2 dimensionales
Wachstum). Die bei 300 K zu beobachtende Abweichung von der Geraden zeigt aber,
daß man bereits hier nicht mehr von einem rein 2-dimensionalen Wachstums-
mecharismus ausgehen kann. Da höhere Substratemperaturen eine geringere
Übersätigung bedeuten, ist hier die Frage zu stellen: ändert sich der Wachstums“
mechanismus zu niedrigeren Übersätligungen in Richtung auf das 3-cimensionale
Wachstum?
Der Beantwortung dieser Frage dient die Abbildung 7-7. Bei konstanter Autdemprate
ontspricht einer vorgegebenen Substrattemperatur T eine zugehörige Übersätigung
Au (Abszisse der Abb. 7-7)*. Für einen festen Bedeckungsgrad (z.B. 80 %) last sich
aus Abbildung 7-6b für jede Übersätigung (Substrattemperatur) die zugehörige
‘Atomibelegung N, Übernehmen (Ordinate der Abb. 7-7).
Um einen Vergleich mit Kashchie’s Autragung (vl. Abb.20 dieser Are) zu
ermöglichen, ist auf der Ordino die mitire Fimhähe ebenfals angegeben. Am
Verlauf der Kurve mit Z- 99% solte sich nach Kashehiev der Umschlag im
Wechstumsmodus durch eine Änderung er Steigung zeigen.
‘Aus experimentellen Gründen war es bei höheren Substrattemperaturen nicht mehr
möglich, die Substratoberfäche vollstindig zu bedecken. Der Verlauf der Kurven
wurde deshalb aus den Kurvenverläufen der Abbildung 7-80 oxtrapolit
Die Verhältnisse be niedrigeren Bedeckungen wie auch im extrapolirten Bereich von
‘Abb. 7-7 zeigen deutlich, daß die Steigung der Kurven zu niedrigeren Übersäti
gungen zunimmt. Dies heit, daß mit steigender Substrattemperetur (= niecrigerer
Übersätigung) ein Übergang von fléchenhaftem zu mehr säulenartigem Wachstum
stattindet. Die Kurve mit Z = 89 % der Abbildung 7-7 und die zugehörige Kurve aus
Kashchiev’s Arbeit (Abb. 2.9 auf Seit 17) zeigen tendenziell den gleichen Vorlauf. Die
Voraussage von Kashchiev darf damit im vorliegenden Fal als bestätigt geten.
Kashchiev’s Voraussagen gehen vom Ideal einer defektfeien Oberfäche aus. Im
Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb versucht, den Einfuß der leider unvermeidichen
Dofektnukloation zu begrenzen. Mit Hife eines zu diesem Zwock erarbeiteten
* Die Emittung der Obersitigung des GoldDamples bezogen auf die Aufdampfstuten
Subsrattemperaur, Adamprate) sin Anhang A ausgeführt.
‚Macher‘. Eine Ineare Zunahme der Bedeckung mit der Atombelegung würde
bodeuten, daß Aggregate durch Einfang von Adatomen zu einer Schicht zusam-
menwachsen, ohne daß sich an ihrer mitleren Höhe etwas änderte (2 dimensionales
Wachstum). Die bei 300 K zu beobachtende Abweichung von der Geraden zeigt aber,
daß man bereits hier nicht mehr von einem rein 2-dimensionalen Wachstums-
mecharismus ausgehen kann. Da höhere Substratemperaturen eine geringere
Übersätigung bedeuten, ist hier die Frage zu stellen: ändert sich der Wachstums“
mechanismus zu niedrigeren Übersätligungen in Richtung auf das 3-cimensionale
Wachstum?
Der Beantwortung dieser Frage dient die Abbildung 7-7. Bei konstanter Autdemprate
ontspricht einer vorgegebenen Substrattemperatur T eine zugehörige Übersätigung
Au (Abszisse der Abb. 7-7)*. Für einen festen Bedeckungsgrad (z.B. 80 %) last sich
aus Abbildung 7-6b für jede Übersätigung (Substrattemperatur) die zugehörige
‘Atomibelegung N, Übernehmen (Ordinate der Abb. 7-7).
Um einen Vergleich mit Kashchie’s Autragung (vl. Abb.20 dieser Are) zu
ermöglichen, ist auf der Ordino die mitire Fimhähe ebenfals angegeben. Am
Verlauf der Kurve mit Z- 99% solte sich nach Kashehiev der Umschlag im
Wechstumsmodus durch eine Änderung er Steigung zeigen.
‘Aus experimentellen Gründen war es bei höheren Substrattemperaturen nicht mehr
möglich, die Substratoberfäche vollstindig zu bedecken. Der Verlauf der Kurven
wurde deshalb aus den Kurvenverläufen der Abbildung 7-80 oxtrapolit
Die Verhältnisse be niedrigeren Bedeckungen wie auch im extrapolirten Bereich von
‘Abb. 7-7 zeigen deutlich, daß die Steigung der Kurven zu niedrigeren Übersäti
gungen zunimmt. Dies heit, daß mit steigender Substrattemperetur (= niecrigerer
Übersätigung) ein Übergang von fléchenhaftem zu mehr säulenartigem Wachstum
stattindet. Die Kurve mit Z = 89 % der Abbildung 7-7 und die zugehörige Kurve aus
Kashchiev’s Arbeit (Abb. 2.9 auf Seit 17) zeigen tendenziell den gleichen Vorlauf. Die
Voraussage von Kashchiev darf damit im vorliegenden Fal als bestätigt geten.
Kashchiev’s Voraussagen gehen vom Ideal einer defektfeien Oberfäche aus. Im
Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb versucht, den Einfuß der leider unvermeidichen
Dofektnukloation zu begrenzen. Mit Hife eines zu diesem Zwock erarbeiteten
* Die Emittung der Obersitigung des GoldDamples bezogen auf die Aufdampfstuten
Subsrattemperaur, Adamprate) sin Anhang A ausgeführt.
Wachstum der Goatime 59
Th 1% + 120
| me À
„sr 4 100 {
5 |» E
Est £
2 k 40 =
3 ¿Lom E
2 NON 40 €
5; N E
3 A 40 2
22 =
4 > E
“ar eo — °
ale , n o
40 45 50
Alo) —
ADb.7:7 Atombelegung N, und mitere Fimhôhe E in Abhängigkeit
von der Úbersátigung 44 für unterschiediche Bedeckungsgrade
(Surchgezogen: Messbereich / gostichet: extepotien)
statstischon Krtorums (vergl. Abschnit 6) wurde eine Auswahl der Proben und
Messwerte getroffen, die in die Auswertung einbezogen wurden. Erst dadurch wurde
es mögich festzustellen:
= mit zunehmender Substrettemperatur sinkt der Kondensationkoefzient. Ent-
standene Aggregate sind dann bei gleicher Bedeckung weniger zahlreich,
allerdings auch fächen- und volumenmäßlg größer.
"für den hier betrachteten Wachstumsbereich (Fimbildung) und das Aufdampt-
system Gold / (001) NaCl wird erstmals ein kontinuericner Übergang von 2-
dimensionalem zu 3-dimensionalem Wachstum experimentell nachgewiesen.
Th 1% + 120
| me À
„sr 4 100 {
5 |» E
Est £
2 k 40 =
3 ¿Lom E
2 NON 40 €
5; N E
3 A 40 2
22 =
4 > E
“ar eo — °
ale , n o
40 45 50
Alo) —
ADb.7:7 Atombelegung N, und mitere Fimhôhe E in Abhängigkeit
von der Úbersátigung 44 für unterschiediche Bedeckungsgrade
(Surchgezogen: Messbereich / gostichet: extepotien)
statstischon Krtorums (vergl. Abschnit 6) wurde eine Auswahl der Proben und
Messwerte getroffen, die in die Auswertung einbezogen wurden. Erst dadurch wurde
es mögich festzustellen:
= mit zunehmender Substrettemperatur sinkt der Kondensationkoefzient. Ent-
standene Aggregate sind dann bei gleicher Bedeckung weniger zahlreich,
allerdings auch fächen- und volumenmäßlg größer.
"für den hier betrachteten Wachstumsbereich (Fimbildung) und das Aufdampt-
system Gold / (001) NaCl wird erstmals ein kontinuericner Übergang von 2-
dimensionalem zu 3-dimensionalem Wachstum experimentell nachgewiesen.
60 Toxtruntersuehungen
8 Texturuntersuchungen
In den folgenden Abschnitten werden Ergebnisse von Orientierungsbestimmungen an
den in dieser Arbeit horgestelten Goldfimen vorgestell. Zunächst stehen meß-
methodische Fragestelungen im Vordergrund. Daran anschließend werden die
‘Textur-Charakteristka der bei verschiedenen Substrattemperaturen hergestolten
Kristalfime erörtert. Schließlich wird ein Modell vorgestelt mit dem versucht wird, die
beobachtete Änderung der Symmetrie der Filmtextur und das Auftreten diskreter
‘Aufwachsorientiorungen zu erklären.
Beugungsbilder und Polfiguren
Die Interpretation transmissions-elektronenmikroskopischer Beugungsaufnahmen
beretet häufig Schwierigkeiten, da es sich bei Ihnen immer um "Schnitte" durch den
Ursprung des Reziproken Giters handelt (s.u) und die starke Wechselwirkung der
Elektronen mit den Kristalatomen Umweganregungen begünstigt. Es wurde deshalb
auch untersucht, Inwieweit sich Orientierungen in dünnen Krstalfimen mit den
bislang zu diesem Zweck selten eingesetzten Röntgenverfahren analysieren lassen
[Bert]. Bei den vorwendeten Röntgenmethoden handelt es sich zum einen um ei
ige klassische Einkristalmethoden (Kegelachsen-, DeJong-Bouman-, Precession-
Aufnahmen) [Boums0, Buer64}, zum anderen um die Texturdiffraktometrie nach dem
Schulz.Verfahren.“
Zu einem kubisch fächenzentrierten Einkristall gehört ein innenzentriertes Reziprokes
Gitter (h k 1 “ungemischt). Zwiingsbildung nach {111} führt zum Auftreten zu-
sétzlcher Gitterpunkte [Pash68]. Wird Umweganregung einbezogen, ergibt sich das
in Abbildung 8-1 gezeigte Reziproke Gitter. Eine ausführliche Betrachtung der Aus-
wahlregeln und Beugungsmuster findet sich bei Hirsch et al. [Hirs77, 8.141]. Anhand
des hier wiedergegebenen Gittemodels (Abb. 8-1) kann man sich TEM-
Beugungsbilder leicht vorstellen: senkrecht zur Strahrichtung liegt die abgebildete
reziproke Giterebene, im Zentrum liegt immer der Ursprung des Reziproken Gite.
* Boros an deso Solo ol darauf Pngewiesen werden, dad eine In ähnlicher Weise Methoden
Vergichende Toturuntersuchung berets vor ona 30 Jahren von Brine & Young [Bo]
(durchgeführt wurde Probleme der Abrigenbeugungsanalsevon (uturbahatetn) Kaien
Werden in Anhang © ere.
8 Texturuntersuchungen
In den folgenden Abschnitten werden Ergebnisse von Orientierungsbestimmungen an
den in dieser Arbeit horgestelten Goldfimen vorgestell. Zunächst stehen meß-
methodische Fragestelungen im Vordergrund. Daran anschließend werden die
‘Textur-Charakteristka der bei verschiedenen Substrattemperaturen hergestolten
Kristalfime erörtert. Schließlich wird ein Modell vorgestelt mit dem versucht wird, die
beobachtete Änderung der Symmetrie der Filmtextur und das Auftreten diskreter
‘Aufwachsorientiorungen zu erklären.
Beugungsbilder und Polfiguren
Die Interpretation transmissions-elektronenmikroskopischer Beugungsaufnahmen
beretet häufig Schwierigkeiten, da es sich bei Ihnen immer um "Schnitte" durch den
Ursprung des Reziproken Giters handelt (s.u) und die starke Wechselwirkung der
Elektronen mit den Kristalatomen Umweganregungen begünstigt. Es wurde deshalb
auch untersucht, Inwieweit sich Orientierungen in dünnen Krstalfimen mit den
bislang zu diesem Zweck selten eingesetzten Röntgenverfahren analysieren lassen
[Bert]. Bei den vorwendeten Röntgenmethoden handelt es sich zum einen um ei
ige klassische Einkristalmethoden (Kegelachsen-, DeJong-Bouman-, Precession-
Aufnahmen) [Boums0, Buer64}, zum anderen um die Texturdiffraktometrie nach dem
Schulz.Verfahren.“
Zu einem kubisch fächenzentrierten Einkristall gehört ein innenzentriertes Reziprokes
Gitter (h k 1 “ungemischt). Zwiingsbildung nach {111} führt zum Auftreten zu-
sétzlcher Gitterpunkte [Pash68]. Wird Umweganregung einbezogen, ergibt sich das
in Abbildung 8-1 gezeigte Reziproke Gitter. Eine ausführliche Betrachtung der Aus-
wahlregeln und Beugungsmuster findet sich bei Hirsch et al. [Hirs77, 8.141]. Anhand
des hier wiedergegebenen Gittemodels (Abb. 8-1) kann man sich TEM-
Beugungsbilder leicht vorstellen: senkrecht zur Strahrichtung liegt die abgebildete
reziproke Giterebene, im Zentrum liegt immer der Ursprung des Reziproken Gite.
* Boros an deso Solo ol darauf Pngewiesen werden, dad eine In ähnlicher Weise Methoden
Vergichende Toturuntersuchung berets vor ona 30 Jahren von Brine & Young [Bo]
(durchgeführt wurde Probleme der Abrigenbeugungsanalsevon (uturbahatetn) Kaien
Werden in Anhang © ere.
6
en te me
e
Digo A. Te ipl i pt ing
“el tes a ds
‘Abb. 8-1 Reziprokes Gitter eines kubisch fächenzentrierten Kristall bei Vor-
legen von Zwilingen nach {111}. Mit eingezeichnet sind Punkte,
‘ie infolge Mehrfachreñexion beobachtet werden. (aus [Hirs77])
Reziproke Gitterpunkte knapp ober- oder unterhalb des betrachteten Schnitts durch
das Reziproke Giter können im Beugungsbid aufreten, wenn der Kstalim sehr
(dünn oder ein wenig verbuckel ist. Zusátziche Beugungsspots (‘Extra Spots’) teten
aufgrund von Doppeirflexion auf, wenn z.8. ein in einer Zwilingslamelle abgebeugter
‘Strahl in der benachbarten Matrix als Primarstra “wirkt.
Wenn mehr als eine "Matrxorientierung” auftritt überlagern sich die Beugungsbider
der einzelnen Kristalite, Im Extremfall werden nur noch mehr oder weniger fleckige
Ringe erhalten (siono Abb. 8-2a). Aus diesen Debye-Scherrer-Ringen 13 sich die
Kcistalmetrik ableiten. Aussagen zur Textur des Fims lassen sich aus dem Intensi-
tätsverhätnis der Ringe untereinander entnehmen (im Vergleich mit einer statistisch
orientierten Probe).
Die Kristalfime der Abb. 8-2a-c wurden parallel zur Fimnormale (Aufwachsrichtung)
<durchstrait. Die Aufnahme 8-2a stammt von einem Goldtim, der bel Raumtemperatur
abgeschieden wurde. Die Krstaltorienterungen sind hier weitgehend statisisch
Verte. Der Kistlfim der Abb. 8-26 zeigt dagegen bereits ein "Einrasten' in diskrete
Kcistalorientierungen relativ zur Unterlage. Der 200 - Ring ist fast verschwunden. Die
ebene Symmetrie der Oberfläche des NaCl-Substrats (4mm) ist auch im Beugungs-
bild wisderzufinden.
en te me
e
Digo A. Te ipl i pt ing
“el tes a ds
‘Abb. 8-1 Reziprokes Gitter eines kubisch fächenzentrierten Kristall bei Vor-
legen von Zwilingen nach {111}. Mit eingezeichnet sind Punkte,
‘ie infolge Mehrfachreñexion beobachtet werden. (aus [Hirs77])
Reziproke Gitterpunkte knapp ober- oder unterhalb des betrachteten Schnitts durch
das Reziproke Giter können im Beugungsbid aufreten, wenn der Kstalim sehr
(dünn oder ein wenig verbuckel ist. Zusátziche Beugungsspots (‘Extra Spots’) teten
aufgrund von Doppeirflexion auf, wenn z.8. ein in einer Zwilingslamelle abgebeugter
‘Strahl in der benachbarten Matrix als Primarstra “wirkt.
Wenn mehr als eine "Matrxorientierung” auftritt überlagern sich die Beugungsbider
der einzelnen Kristalite, Im Extremfall werden nur noch mehr oder weniger fleckige
Ringe erhalten (siono Abb. 8-2a). Aus diesen Debye-Scherrer-Ringen 13 sich die
Kcistalmetrik ableiten. Aussagen zur Textur des Fims lassen sich aus dem Intensi-
tätsverhätnis der Ringe untereinander entnehmen (im Vergleich mit einer statistisch
orientierten Probe).
Die Kristalfime der Abb. 8-2a-c wurden parallel zur Fimnormale (Aufwachsrichtung)
<durchstrait. Die Aufnahme 8-2a stammt von einem Goldtim, der bel Raumtemperatur
abgeschieden wurde. Die Krstaltorienterungen sind hier weitgehend statisisch
Verte. Der Kistlfim der Abb. 8-26 zeigt dagegen bereits ein "Einrasten' in diskrete
Kcistalorientierungen relativ zur Unterlage. Der 200 - Ring ist fast verschwunden. Die
ebene Symmetrie der Oberfläche des NaCl-Substrats (4mm) ist auch im Beugungs-
bild wisderzufinden.
a Testruntersuehungen
OO Nact
20,4
2004
au
000
OO Nact
20,4
2004
au
000
Tesaururtrsuehungen
Legende zur nebenstehenden Abbildung 8-2:
Beugungsmuster von Goldschichten, die auf (001) NaCl bei unter-
schiedlichen Substrattemperaturen abgeschieden wurden
TEM: Strahlichtung senkrecht zum Kistlfim
Precession: Achse des prázessierenden Lauckegels senkrecht zum Film
Substrattemperatur _ mitiere Clusterhöhe
a) TEM-Aufnahme 300K am
6) TEM-Aufnahme si7k Sam
©) TEMAutnahme ET 36 nm
9) Precession O. Schicht 698K 70m
e) Reflexzuordnung:
Relexlage "in der Ebene* uBerhallb der "Ebene"
220-Ring + 111, u. 100, zum,
. Hu. 100, Zu
200-Ring + 100, 2111, u. 2100
. 100) Zitiqu. 2100,
AH Ring + 2111, u. 2100,
. 7 Zutt,u. Z100,
zur Bezeichnungsweise:
hd = Kristalit mit <hkl> parallel zur Substratnormalen
2 = elo nach (11) mn ag Kame <i>
zur Substratnormalen.
il = Kistaltorietierungen, die bezüglich der Unterlage
nicht symmetrisch aquivalent sind.
Legende zur nebenstehenden Abbildung 8-2:
Beugungsmuster von Goldschichten, die auf (001) NaCl bei unter-
schiedlichen Substrattemperaturen abgeschieden wurden
TEM: Strahlichtung senkrecht zum Kistlfim
Precession: Achse des prázessierenden Lauckegels senkrecht zum Film
Substrattemperatur _ mitiere Clusterhöhe
a) TEM-Aufnahme 300K am
6) TEM-Aufnahme si7k Sam
©) TEMAutnahme ET 36 nm
9) Precession O. Schicht 698K 70m
e) Reflexzuordnung:
Relexlage "in der Ebene* uBerhallb der "Ebene"
220-Ring + 111, u. 100, zum,
. Hu. 100, Zu
200-Ring + 100, 2111, u. 2100
. 100) Zitiqu. 2100,
AH Ring + 2111, u. 2100,
. 7 Zutt,u. Z100,
zur Bezeichnungsweise:
hd = Kristalit mit <hkl> parallel zur Substratnormalen
2 = elo nach (11) mn ag Kame <i>
zur Substratnormalen.
il = Kistaltorietierungen, die bezüglich der Unterlage
nicht symmetrisch aquivalent sind.
64 Texurunersuchungen
Eine Orientierung des Reziproken Giters für zwei Matrixorientierungen "111" wird
‘durch zwölf starke diskrete Reflexe auf dem 220 - ing angezeigt. Die Reflexe auf dem
111 - Ring liegen nicht auf den entsprechenden Schnitten durch den Ursprung des
Reziproken Gitte. Es handelt sich hier um Reflexe, deren Lage im Reziproken Giter
etwas unter- bzw. oberhalb des betrachteten Schnits Kegt. Die geringe Dicke des
Kristalfims in Durchstrahlungsrichtung (Sm) und eine Verbucklung des Films mögen
Ursachen für die hohe Intensität dieser streng genommen nicht erlaubten Reflexe
sein.
Bei weiter erhöhter Temperatur (Abb. 8:20 und ) treten einige Reflexe auf den Ringen
200 und 220 stärker hervor. Am Aussehen des Beugungsmusters ändert sich nichts
Prinzipieles mehr. Die Abb. 8-2c und d unterscheiden sich Jedoch durch ein Detail:
Während Abb. 8-20 eine konventionelle TEM-Aufnahme ist, handelt es sich bei Abb. 8-
20 um die Precession-Autnahme O. Schicht eines 74 nm dicken Goldfims, der (nach
derung mit Kohle auf einem Kolociumfim aufgezogen) mit seiner Oberfächen-
normale um den Primärstrahl präzessiorte.
Eine (Buerger) Kegelschsenaufnahme (Abb. 8-3) dieses bei hoher Temperatur abge-
schiedenen Goldfims solte im folgenden weitere Einblicke in die Textur des Fims
vermitteln und Ausgangspunkt für Precession-Aufnahmen "abseits" vom Ursprung
dos Reziproken Gittrs sein.
Üblicherweise dient die Kegelachsenaufnahme dazu, die Periodiztat in Primärstrahl-
Fichtung zu bestimmen, um danach die erforderlichen Fim- und Blendenvorschie-
bungen für Preoession-Aufnahmen zu ermiteln. Im vortegenden Fell ff es sich, da
einerseits der Kristalfim mit seiner Oberfächennormale um den Primärstrahl
prézessiert und andererseits die Bezeichnung der Orientierungstypen (Seite 28) auf
die Kistalitrichtung parallel zur Oberflächennormale zurückgrei.
Für Kegelachsenaufnahmen git [Buer64):
Abstand Kristal - Fm [mm]
= Ringradius [mm]
tan arcos (606 f= &,) F = Kegelinksl (1
&n = Ebenenabstandim dimen:
sionslosen Reziproken Raum
Eine Orientierung des Reziproken Giters für zwei Matrixorientierungen "111" wird
‘durch zwölf starke diskrete Reflexe auf dem 220 - ing angezeigt. Die Reflexe auf dem
111 - Ring liegen nicht auf den entsprechenden Schnitten durch den Ursprung des
Reziproken Gitte. Es handelt sich hier um Reflexe, deren Lage im Reziproken Giter
etwas unter- bzw. oberhalb des betrachteten Schnits Kegt. Die geringe Dicke des
Kristalfims in Durchstrahlungsrichtung (Sm) und eine Verbucklung des Films mögen
Ursachen für die hohe Intensität dieser streng genommen nicht erlaubten Reflexe
sein.
Bei weiter erhöhter Temperatur (Abb. 8:20 und ) treten einige Reflexe auf den Ringen
200 und 220 stärker hervor. Am Aussehen des Beugungsmusters ändert sich nichts
Prinzipieles mehr. Die Abb. 8-2c und d unterscheiden sich Jedoch durch ein Detail:
Während Abb. 8-20 eine konventionelle TEM-Aufnahme ist, handelt es sich bei Abb. 8-
20 um die Precession-Autnahme O. Schicht eines 74 nm dicken Goldfims, der (nach
derung mit Kohle auf einem Kolociumfim aufgezogen) mit seiner Oberfächen-
normale um den Primärstrahl präzessiorte.
Eine (Buerger) Kegelschsenaufnahme (Abb. 8-3) dieses bei hoher Temperatur abge-
schiedenen Goldfims solte im folgenden weitere Einblicke in die Textur des Fims
vermitteln und Ausgangspunkt für Precession-Aufnahmen "abseits" vom Ursprung
dos Reziproken Gittrs sein.
Üblicherweise dient die Kegelachsenaufnahme dazu, die Periodiztat in Primärstrahl-
Fichtung zu bestimmen, um danach die erforderlichen Fim- und Blendenvorschie-
bungen für Preoession-Aufnahmen zu ermiteln. Im vortegenden Fell ff es sich, da
einerseits der Kristalfim mit seiner Oberfächennormale um den Primärstrahl
prézessiert und andererseits die Bezeichnung der Orientierungstypen (Seite 28) auf
die Kistalitrichtung parallel zur Oberflächennormale zurückgrei.
Für Kegelachsenaufnahmen git [Buer64):
Abstand Kristal - Fm [mm]
= Ringradius [mm]
tan arcos (606 f= &,) F = Kegelinksl (1
&n = Ebenenabstandim dimen:
sionslosen Reziproken Raum
Toununtersuchungen 65
7
Buerger Kegelachsenaufnahme: Moka (Z-Fiter), 40kV, SOmA, 94h,
= 90,5 = 223mm
Probenparameter: Substrattemperatur: 698 K
mitlere Fimdicke: 74 nm
Substratbedeckung: 72%
Ring-Nr. rim) € "Schicht" Kurzbezeichnung Orientierungstyp
1 8e 00 2 © su
2 129 00 o - =
8 168 007 +2 o su
4 188 000 +1,+3 B,C 11,511
5 BS 0175 +1,43) AO) 100,(221)
6 254 024 +2 8 m
7 329 002 +3 8 11
‘Abb.83 | Kogelachsen-Röntgenbeugungsaufnahme eines.
Goidtims und zugehörige Interpretation
7
Buerger Kegelachsenaufnahme: Moka (Z-Fiter), 40kV, SOmA, 94h,
= 90,5 = 223mm
Probenparameter: Substrattemperatur: 698 K
mitlere Fimdicke: 74 nm
Substratbedeckung: 72%
Ring-Nr. rim) € "Schicht" Kurzbezeichnung Orientierungstyp
1 8e 00 2 © su
2 129 00 o - =
8 168 007 +2 o su
4 188 000 +1,+3 B,C 11,511
5 BS 0175 +1,43) AO) 100,(221)
6 254 024 +2 8 m
7 329 002 +3 8 11
‘Abb.83 | Kogelachsen-Röntgenbeugungsaufnahme eines.
Goidtims und zugehörige Interpretation
ss Texturuntersuerungen
Esist & =" - AR (lu = Gittertransation im Direktraum ). Für die verwendete
Rontgenwellenlinge (MoKa,) git: À = 0,07108 nm; die Giterkonstante von Gold
beträgt: a, = 0,40788 nm. Damit lt sich für einen Orientierungstyp der zugehörige
Wert für €, errechnen:
Oriertierungetyp tm & Kurzbezeichnung
100 too = 8% 01743 A
an tn = 848 01008 8
sr tein = 0/27 00895 ©
221 tar = a3 00581 D
Durch Vergleich dieser €, -Worte mit den &,- Werten von Abb. 8:3 ergeben sich
mögliche Orientlerungstypen unmittelbar." Beobachtet wurden Kristalltorientierungen
mit <100>-, <111>- und <511> - Richtungen parallel zur Oberfächenachse des
Krstalfims. Die <221> - Richtung kann nicht sicher ausgeschlossen werden.
[Nachdem auf diese Weise der Kogelachsenaufnahme entnommen wurde, in welchem
‚Abstand vom Ursprung des Reziproken Giters reflexbesetzte Ebenen angetroffen
werden, wurden die Reflexe der Kegelachsen-Ringe Nr. 2-6 als unverzerrto Schnitte
durch das Reziproke Gitter mit Hile der Precession-Methode abgebildet. Die
‚Aufnahmen wurden mit einem STOE Lattice Explorer angefertgt, so ergab sich
(Gelegenheit, ohne Umsetzen der Probe eine DeJong-Bouman-Aufnahme (0. Schicht)
anzufertigen. Diese Aufnahme wie auch zwei der Precsssion-Aufnahmen sind in Abb.
8-4 verkleinert wiedergegeben.
Die Abbildung 8-4a (DeJong-Bouman-Aufnahme) bietet einen Schritt durchs Rezi-
proke Gitter senkrecht zur Oberfläche des Kristalfims (die dunklen Schatten sind 2.7.
durch den Probenhalter bedingt). Auf eine detailierte Auswertung kann verzichtet
werden, jedoch wurde die Lage der Ebenen eingezeichnet, die auf den Precession-
‚Aufnahmen (Abb. 8-4b,c) abgebildet sind.
Der zentralo Bereich der Abb. 8-4b wurde bereits mit den TEM-Aufnahmen zusam-
men abgebildet (Abb. 8:2). Reflexe der Orlnterungstypen A (100) und B (1117)
Zeichnen sich deutich, solche des Orienirungstyps © (511 nur schwach ab
Die Retlexe der Aufnahme in Abb. 8-40 lassen sich ale dem Orientierungstyp B (1117)
zuordnen. Die Reflexo des Orientierungstyps C (511) falen in dieser Schnitiage mit
denen des Orientierungstyps B zusammen.
+ ron gonomman fol natch Information aor de aura Orienierung (in dr Fimebone)
Esist & =" - AR (lu = Gittertransation im Direktraum ). Für die verwendete
Rontgenwellenlinge (MoKa,) git: À = 0,07108 nm; die Giterkonstante von Gold
beträgt: a, = 0,40788 nm. Damit lt sich für einen Orientierungstyp der zugehörige
Wert für €, errechnen:
Oriertierungetyp tm & Kurzbezeichnung
100 too = 8% 01743 A
an tn = 848 01008 8
sr tein = 0/27 00895 ©
221 tar = a3 00581 D
Durch Vergleich dieser €, -Worte mit den &,- Werten von Abb. 8:3 ergeben sich
mögliche Orientlerungstypen unmittelbar." Beobachtet wurden Kristalltorientierungen
mit <100>-, <111>- und <511> - Richtungen parallel zur Oberfächenachse des
Krstalfims. Die <221> - Richtung kann nicht sicher ausgeschlossen werden.
[Nachdem auf diese Weise der Kogelachsenaufnahme entnommen wurde, in welchem
‚Abstand vom Ursprung des Reziproken Giters reflexbesetzte Ebenen angetroffen
werden, wurden die Reflexe der Kegelachsen-Ringe Nr. 2-6 als unverzerrto Schnitte
durch das Reziproke Gitter mit Hile der Precession-Methode abgebildet. Die
‚Aufnahmen wurden mit einem STOE Lattice Explorer angefertgt, so ergab sich
(Gelegenheit, ohne Umsetzen der Probe eine DeJong-Bouman-Aufnahme (0. Schicht)
anzufertigen. Diese Aufnahme wie auch zwei der Precsssion-Aufnahmen sind in Abb.
8-4 verkleinert wiedergegeben.
Die Abbildung 8-4a (DeJong-Bouman-Aufnahme) bietet einen Schritt durchs Rezi-
proke Gitter senkrecht zur Oberfläche des Kristalfims (die dunklen Schatten sind 2.7.
durch den Probenhalter bedingt). Auf eine detailierte Auswertung kann verzichtet
werden, jedoch wurde die Lage der Ebenen eingezeichnet, die auf den Precession-
‚Aufnahmen (Abb. 8-4b,c) abgebildet sind.
Der zentralo Bereich der Abb. 8-4b wurde bereits mit den TEM-Aufnahmen zusam-
men abgebildet (Abb. 8:2). Reflexe der Orlnterungstypen A (100) und B (1117)
Zeichnen sich deutich, solche des Orienirungstyps © (511 nur schwach ab
Die Retlexe der Aufnahme in Abb. 8-40 lassen sich ale dem Orientierungstyp B (1117)
zuordnen. Die Reflexo des Orientierungstyps C (511) falen in dieser Schnitiage mit
denen des Orientierungstyps B zusammen.
+ ron gonomman fol natch Information aor de aura Orienierung (in dr Fimebone)
Tocuruntrsuerungen 87
De Jong-Bouman-Aufnahme 0. Schicht
Moka (Zr-Fiter), (€ = 0)
40KV, 30mA, 102h
‘Spur der Precession O. Schicht
‘Spur der Precession "1." Schicht
rocession-Auinahme 0. Schicht
Moka (2r-Fiten), (€ = 0)
404, SOMA, Sth
Retiexe der Orientierungen
A (100) und 8 (111)
Precession-Aufnahme “L." Schicht
Moka (Zr-Fite), (€ = 0,089)
4OkV, 80mA, 46h
Roexe der Orientirungen 8 (111),
Roflexo des Typs C (511) fallon hier
mit solchen des Typs 8 zusammen
7 Abb.84
Röntgenbeugungsaufnahmen desselben.
Goldfims wie in Abb. 8-3.
De Jong-Bouman-Aufnahme 0. Schicht
Moka (Zr-Fiter), (€ = 0)
40KV, 30mA, 102h
‘Spur der Precession O. Schicht
‘Spur der Precession "1." Schicht
rocession-Auinahme 0. Schicht
Moka (2r-Fiten), (€ = 0)
404, SOMA, Sth
Retiexe der Orientierungen
A (100) und 8 (111)
Precession-Aufnahme “L." Schicht
Moka (Zr-Fite), (€ = 0,089)
4OkV, 80mA, 46h
Roexe der Orientirungen 8 (111),
Roflexo des Typs C (511) fallon hier
mit solchen des Typs 8 zusammen
7 Abb.84
Röntgenbeugungsaufnahmen desselben.
Goldfims wie in Abb. 8-3.
6 Totururersuchungen
Die hohe Symmetrie der Aufnahme (12-zähige Achse in Abb. 8-40) ist Ergebnis einer
Überlagerung verschiedener Symmetrien:
ebene Symmetrie der 1. Schicht (Reziprokes Gitter)
eines kubisch-ächenzentrierten Kistals parallel 6mm
zu einer <111> - Richtung
12mm
Punktsymmetrie der Textur des Kristalfims (s.u) 4mm
Projektionssymmetre (Precession, höhere Schicht) jm
Obschon sich mit Röntgon-Einkristalmeihoden das Rezjproke Gite auch in Schnitten
abseits des Ursprungs relaiv leicht abbilden IB, so kompliziert doch eine
Überlagerung der Reziproken Gitter mehrerer Einzelorientierungen die Entscheidung
für oder gegen das Vorlagen einer bestimmten Kristallorientierung. Orlentierungen in
aufgedampften Kristalfimen lassen sich deshalb aus Beugungsbildern gelegentich
ur recht umständich ermitteln.
Einen besseren Ansatz zur Bestimmung der Kistalitorientierungen bietet hier die
Rontgentexturdifraktometrie. Bei fester Dotektorposition (28) wird die Probe um die
Probennormale gedreht und in definierter Weise um eine in der Probenoberläche,
liegende Achse gekippt, während gleichzeitig die Detektorzählrate aufgezeichnet wird.
Im vorliegenden Fall wurde ein Lücke-Texturgoniometer der Fa. Siemens mit
angeschlossenem Poligurenschreiber benutzt [Kobb73}. Die Aufzeichnung der
Pofigur erfolgt entsprechend der Kippung der Probe synchron zur Messung auf
Kleinkreisen in Stereographischer Projektion. Dabei kodieren verschiedentarbige
Plotterstite Intensitätsstufen. Eine solche Poligur liefert die Häufgkeitsvortelung
(Poldichte) einer bestimmten Netzebenennormalen im untersuchten Winkelbereich
Obwohl in einfachen Fallon (Enkristalfal) bereits eine Polígur ausreichen kann, um
die Kristal-Orietierung anzugeben, ist es meist sinnvoll Poliguren verschiedener
Reflexe aufzuzeichnen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden von drei Proben, die bei 300 K, 500 K und 675 K
aufgedampf worden waren, jeweils Polfguren in den Goldreflexen 200, 111 und 220
aufgezeichnet. Es war nicht erforderich, die Goldfime speziell zu behandeln, sie
Wurden "wie gewachsen" auf Ihrem Substrat ins Goniometer übernommen. Da keine
‘quanttative Texturanalyse vorgesehen war, wurden die Reflexlonsaufnahmen bis zu
einem Kippwinkel von etwa 80° (unvoliständige Potfiguren’) ohne besondere Kor-
rektur auf Kleinkreisen aufgezeichnet. Der Kleinkreisebstand betrug §/3°, die benutzte
Wellenlänge war CoKa,
Die hohe Symmetrie der Aufnahme (12-zähige Achse in Abb. 8-40) ist Ergebnis einer
Überlagerung verschiedener Symmetrien:
ebene Symmetrie der 1. Schicht (Reziprokes Gitter)
eines kubisch-ächenzentrierten Kistals parallel 6mm
zu einer <111> - Richtung
12mm
Punktsymmetrie der Textur des Kristalfims (s.u) 4mm
Projektionssymmetre (Precession, höhere Schicht) jm
Obschon sich mit Röntgon-Einkristalmeihoden das Rezjproke Gite auch in Schnitten
abseits des Ursprungs relaiv leicht abbilden IB, so kompliziert doch eine
Überlagerung der Reziproken Gitter mehrerer Einzelorientierungen die Entscheidung
für oder gegen das Vorlagen einer bestimmten Kristallorientierung. Orlentierungen in
aufgedampften Kristalfimen lassen sich deshalb aus Beugungsbildern gelegentich
ur recht umständich ermitteln.
Einen besseren Ansatz zur Bestimmung der Kistalitorientierungen bietet hier die
Rontgentexturdifraktometrie. Bei fester Dotektorposition (28) wird die Probe um die
Probennormale gedreht und in definierter Weise um eine in der Probenoberläche,
liegende Achse gekippt, während gleichzeitig die Detektorzählrate aufgezeichnet wird.
Im vorliegenden Fall wurde ein Lücke-Texturgoniometer der Fa. Siemens mit
angeschlossenem Poligurenschreiber benutzt [Kobb73}. Die Aufzeichnung der
Pofigur erfolgt entsprechend der Kippung der Probe synchron zur Messung auf
Kleinkreisen in Stereographischer Projektion. Dabei kodieren verschiedentarbige
Plotterstite Intensitätsstufen. Eine solche Poligur liefert die Häufgkeitsvortelung
(Poldichte) einer bestimmten Netzebenennormalen im untersuchten Winkelbereich
Obwohl in einfachen Fallon (Enkristalfal) bereits eine Polígur ausreichen kann, um
die Kristal-Orietierung anzugeben, ist es meist sinnvoll Poliguren verschiedener
Reflexe aufzuzeichnen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden von drei Proben, die bei 300 K, 500 K und 675 K
aufgedampf worden waren, jeweils Polfguren in den Goldreflexen 200, 111 und 220
aufgezeichnet. Es war nicht erforderich, die Goldfime speziell zu behandeln, sie
Wurden "wie gewachsen" auf Ihrem Substrat ins Goniometer übernommen. Da keine
‘quanttative Texturanalyse vorgesehen war, wurden die Reflexlonsaufnahmen bis zu
einem Kippwinkel von etwa 80° (unvoliständige Potfiguren’) ohne besondere Kor-
rektur auf Kleinkreisen aufgezeichnet. Der Kleinkreisebstand betrug §/3°, die benutzte
Wellenlänge war CoKa,
‘Teuruntereuchungen
Polfguren in den Retlexen 200 und 111 sind in den Abbildungen 8-5 und 8-7
verkleinert wiedergegeben. Die Intenstätsstufen der im Orginal farbigen Polfguren
treten in der Kopie teiweise nicht mehr deutich hervor. Die Abbildungen 8-6 und 88
mögen deshalb zur Verdeutichung und Interpretation der beobachteten Poliguren
dienen.
Die Beugungswinkel der 200 Gold-Reflexe (Coka: 20 = 52,0) und der 220-NaCı-
Reflexe (CoKa: 28 = 53,3 legen relativ nahe beieinander. Die vier beobachtbaren
220- Pole des NaCl deckten keine Pole der Goldschichten zu, sodaß es sinnvoll
erschien, sie mit aufzuzeichnen. Auf diese Weise ist die Orientierung des NaCi-
Substrats relativ zu den Gold-Polfiguren bereits etabliert; die Lage des Nacı-
Spaltstickes ist in Abb. 8-8 und Abb. 8-8 der besseren Übersicht halber zusätzlich
eingezeichnet.
Die 200- und 111-Poliguren des bei Raumtemperatur abgeschiedenen Goidfims
zeigen ausschließlich Kleinkreisbesetzungen (Abb. 8-53, 8-7a). Die azimutale Orien-
tierung ist regellos (axiale Probensymmetre‘, "Fasertexur). Bei höheren Substrat-
temperaturen (AbD. 8-Sb.c, 8-7b,c) kommt es zu einem "Einrasten” in diskrete
azimutale Stellungen. Die Identifizierung der vorlegenden Orientierungen erwies sich
mit Hilo der Polfguren als problemios. Die Flächenpole einer Standard-Projektion für
ktz-Kristallo in stereographischer Projektion wurden durch Rotation mit den
onisprechenden bei der Messung auftretenden Reflexen zur Deckung gebracht.
In Abb. 8-6b sind drei 200 - Pole gestrichet verbunden. Der Winkel zwischen diesen
Würfeipolen beträgt 90°, sie gehören damit zusammen und geben eine Kritalorien-
tierung an, bei der die WOrfel-Raumciagonale senkrecht auf der Unterlage steht.
Mihin sole in der 111 - Potigur (Abb. 8-80) erhöhle Intensität im Zentrum und an drei
bestimmten Positionen auf dem 71. Klinkreis registiert werden - die ist der Fall. Die
220 - Potfigur (hier nicht abgebildet) bestätigt diesen Orientierungstyp ebenfalls:
Nec! (001) (170) | Gold (111) (170) Orientierung (8)
Ein weiterer Orientierungstyp ist in Abb. 8-6c gestrichet eingezeichnet. Auch hier
besteht wieder ein Winkelabstand von 90° zwischen den verbundenen Polen. Die
Orientierung ft sich nach kurzer Rechnung angeben, sie wird durch entsprechende
Pollagen in den 111- und 220-Polfguren bestätigt:
NaCl (001) (170) || Gold (115) [170] Orientierung (C)
Polfguren in den Retlexen 200 und 111 sind in den Abbildungen 8-5 und 8-7
verkleinert wiedergegeben. Die Intenstätsstufen der im Orginal farbigen Polfguren
treten in der Kopie teiweise nicht mehr deutich hervor. Die Abbildungen 8-6 und 88
mögen deshalb zur Verdeutichung und Interpretation der beobachteten Poliguren
dienen.
Die Beugungswinkel der 200 Gold-Reflexe (Coka: 20 = 52,0) und der 220-NaCı-
Reflexe (CoKa: 28 = 53,3 legen relativ nahe beieinander. Die vier beobachtbaren
220- Pole des NaCl deckten keine Pole der Goldschichten zu, sodaß es sinnvoll
erschien, sie mit aufzuzeichnen. Auf diese Weise ist die Orientierung des NaCi-
Substrats relativ zu den Gold-Polfiguren bereits etabliert; die Lage des Nacı-
Spaltstickes ist in Abb. 8-8 und Abb. 8-8 der besseren Übersicht halber zusätzlich
eingezeichnet.
Die 200- und 111-Poliguren des bei Raumtemperatur abgeschiedenen Goidfims
zeigen ausschließlich Kleinkreisbesetzungen (Abb. 8-53, 8-7a). Die azimutale Orien-
tierung ist regellos (axiale Probensymmetre‘, "Fasertexur). Bei höheren Substrat-
temperaturen (AbD. 8-Sb.c, 8-7b,c) kommt es zu einem "Einrasten” in diskrete
azimutale Stellungen. Die Identifizierung der vorlegenden Orientierungen erwies sich
mit Hilo der Polfguren als problemios. Die Flächenpole einer Standard-Projektion für
ktz-Kristallo in stereographischer Projektion wurden durch Rotation mit den
onisprechenden bei der Messung auftretenden Reflexen zur Deckung gebracht.
In Abb. 8-6b sind drei 200 - Pole gestrichet verbunden. Der Winkel zwischen diesen
Würfeipolen beträgt 90°, sie gehören damit zusammen und geben eine Kritalorien-
tierung an, bei der die WOrfel-Raumciagonale senkrecht auf der Unterlage steht.
Mihin sole in der 111 - Potigur (Abb. 8-80) erhöhle Intensität im Zentrum und an drei
bestimmten Positionen auf dem 71. Klinkreis registiert werden - die ist der Fall. Die
220 - Potfigur (hier nicht abgebildet) bestätigt diesen Orientierungstyp ebenfalls:
Nec! (001) (170) | Gold (111) (170) Orientierung (8)
Ein weiterer Orientierungstyp ist in Abb. 8-6c gestrichet eingezeichnet. Auch hier
besteht wieder ein Winkelabstand von 90° zwischen den verbundenen Polen. Die
Orientierung ft sich nach kurzer Rechnung angeben, sie wird durch entsprechende
Pollagen in den 111- und 220-Polfguren bestätigt:
NaCl (001) (170) || Gold (115) [170] Orientierung (C)
7 ‘Tecuruntersuchungen
‘Abb.8-5 _ Verteilung der {200}-Netzebenennormalen in Goldfimen, die bei unter-
schiedlichen Substrattemperaturen auf fische (100) NaCI-Spaitlächen
aufgedampft worden waren: a) 300 K, b) 500 K, c) 875 K.
‘Abb.8-5 _ Verteilung der {200}-Netzebenennormalen in Goldfimen, die bei unter-
schiedlichen Substrattemperaturen auf fische (100) NaCI-Spaitlächen
aufgedampft worden waren: a) 300 K, b) 500 K, c) 875 K.
‘Teduunteruchungen nm
@ = Nacı-220
Abb.8:6 Zur Interpretation der 200-Potfiguren der Abbildung 85 (siehe Tex).
Die Orientierung des NaCl-Spaitstcks ist rechts unten angegeben.
- Poliguron in Steroographischer Projektion -
@ = Nacı-220
Abb.8:6 Zur Interpretation der 200-Potfiguren der Abbildung 85 (siehe Tex).
Die Orientierung des NaCl-Spaitstcks ist rechts unten angegeben.
- Poliguron in Steroographischer Projektion -
7 Toxtururtcsucrungen
Abb.8:7 Verteilung der {111}-Netzebenennormalen in Goldfimen, die bei unter-
schiedlichen Substrattemperaturen auf fische (100) NaCi-Spalfáchen
aufgedampft worden waren: a) 300 K, b) 500 K, c) 875 K.
Abb.8:7 Verteilung der {111}-Netzebenennormalen in Goldfimen, die bei unter-
schiedlichen Substrattemperaturen auf fische (100) NaCi-Spalfáchen
aufgedampft worden waren: a) 300 K, b) 500 K, c) 875 K.
‘Abb. 88 Zur Interpretation der 111-Poliguren der Abbildung 8-7 (siehe Tex).
- Potfiguren in Stereographischer Projektion -
- Potfiguren in Stereographischer Projektion -
7 ‘esturrtrsuchungen
Ein driter Orientiorungstyp trat nur bei höchsten Substrattemperaturen auf und sol
anhand von Abbildung 8-80 erläutert werden. Die vier gestrichelt verbundenen
Oktaederpole definieren die Orientierung:
NaCl (001) [170] || Gold (001) [170] Orientierung (A)
Die Orientierungsbeziehung zwischen den Orientlerungstypen B und CAB sich gut in
‚Abbildung 88 zeigen. Die drei miteinander gestichelt verbundenen 111 - Pole auf
dom 71°- Kleinkreis bikien zusammen mit dem 111 - Pol im Zentrum der Projektion
eine 8 - Orientierung. Zur © - Orientierung gehören in dieser Polfgur vier gesticheit
‚miteinander verbundene Flächenpole: je einer auf Kleinkreisen mit 71°- und 39° -
Polwinkel, zwei auf dem 58°- Klinkreis. Ein 111 - Pol auf dem 71°- Kleinkreis gehört
zu beiden Orientierungstypen, er gibt die Zwilingsachse <111> an. Senkrecht dazu
ist die Spur der zugehörigen Zwilingsebene Z strichpunktiert eingezeichnet; sie
transformiert Orientierung B in Orientierung C.
‚Ähnlich den Beugungsbildern sind auch dle Polfiguren hochsymmetrisch. Wendet
man auf die oben diskutierten Orientierungstypen A, B und O die Symmetrieopera-
tionen der ebenen Gruppe «m an, so werden die experimentell gefundenen Poligu:
ren der 900 K- Probe reproduziert. Die Polfguren der 500 K- und 675 K - Proben
besitzen die Symmetrie 4mm.
Einzig vier dem Zentrum eng benachbarte Pole der Abbildung 8-8c werden durch
Anwendung der Poligurensymmetrie auf die drei grundlegenden Orientierungen nicht
‘eaten. Zu ihrer Erklärung muß Verzwíligung nach (111) an Kristaliten der O01"
Orientierung (A) angenommen werden. Dieser vierte Orientierungstyp D wurde aller-
dings nicht durch Pole in den 222 - und 220 - Potfiguren bestäigt. Dies ist möglicher
weise meßtechnisch bedingt: rela großer Kleinkreisabstand bei der Messung,
geringer Volumenanteil dieser Orientierung, ungünstige Intensitätsabstufungen.
Hinsichtlich der Beobachtbarkelt gibt es, vom Prinzip her, bei der Réntgentextu
analyse keine Obergrenze bezüglich der Anzahl verschiedener Orientierungen in der
Probe. Computergestützt solten sich deshalb auch bei Krstalfimen quantitative
Orientierungsvertelungen (ODF's) erhalten lassen (siehe Anhang C).
Ein driter Orientiorungstyp trat nur bei höchsten Substrattemperaturen auf und sol
anhand von Abbildung 8-80 erläutert werden. Die vier gestrichelt verbundenen
Oktaederpole definieren die Orientierung:
NaCl (001) [170] || Gold (001) [170] Orientierung (A)
Die Orientierungsbeziehung zwischen den Orientlerungstypen B und CAB sich gut in
‚Abbildung 88 zeigen. Die drei miteinander gestichelt verbundenen 111 - Pole auf
dom 71°- Kleinkreis bikien zusammen mit dem 111 - Pol im Zentrum der Projektion
eine 8 - Orientierung. Zur © - Orientierung gehören in dieser Polfgur vier gesticheit
‚miteinander verbundene Flächenpole: je einer auf Kleinkreisen mit 71°- und 39° -
Polwinkel, zwei auf dem 58°- Klinkreis. Ein 111 - Pol auf dem 71°- Kleinkreis gehört
zu beiden Orientierungstypen, er gibt die Zwilingsachse <111> an. Senkrecht dazu
ist die Spur der zugehörigen Zwilingsebene Z strichpunktiert eingezeichnet; sie
transformiert Orientierung B in Orientierung C.
‚Ähnlich den Beugungsbildern sind auch dle Polfiguren hochsymmetrisch. Wendet
man auf die oben diskutierten Orientierungstypen A, B und O die Symmetrieopera-
tionen der ebenen Gruppe «m an, so werden die experimentell gefundenen Poligu:
ren der 900 K- Probe reproduziert. Die Polfguren der 500 K- und 675 K - Proben
besitzen die Symmetrie 4mm.
Einzig vier dem Zentrum eng benachbarte Pole der Abbildung 8-8c werden durch
Anwendung der Poligurensymmetrie auf die drei grundlegenden Orientierungen nicht
‘eaten. Zu ihrer Erklärung muß Verzwíligung nach (111) an Kristaliten der O01"
Orientierung (A) angenommen werden. Dieser vierte Orientierungstyp D wurde aller-
dings nicht durch Pole in den 222 - und 220 - Potfiguren bestäigt. Dies ist möglicher
weise meßtechnisch bedingt: rela großer Kleinkreisabstand bei der Messung,
geringer Volumenanteil dieser Orientierung, ungünstige Intensitätsabstufungen.
Hinsichtlich der Beobachtbarkelt gibt es, vom Prinzip her, bei der Réntgentextu
analyse keine Obergrenze bezüglich der Anzahl verschiedener Orientierungen in der
Probe. Computergestützt solten sich deshalb auch bei Krstalfimen quantitative
Orientierungsvertelungen (ODF's) erhalten lassen (siehe Anhang C).
Testuruntersuchungen 75
Resümee zur Orientierungsverteilung
Goldfime, die bei niedrigen Substrattemperaturen (300 K) auf NACI (001) - Spailä-
‘chen abgeschieden wurden, weisen eine ausgeprägte stalisische Regelung der
Krstalite parallel zur Substratnormalen auf, Die Orientirungsvertellng ist radial-
symmetrisch bezüglich dieser "Faserachso”. Kistaltichtungen parallel zur Faser-
achso sind <111>, <115> und <001>, wobeidie <111> - Richtung dominiert,
Mit zunehmender Substrattempgratur während der Aufdampfung geht die Radial
symmetie der Orientierungsvertelung in eine tetragonale Symmetrie über, die den
Einfuß der Substratoberfäche (ebene Symmetrie: párr) auf die azimutale Ausrich-
tung der Kristalite erkennbar macht. Oberhalb 500 K wird eine relativ scharfe Rege-
lung mit 17 (21) Kristallorentierungen beobachtet, die sich auf die in Tabelle 8-1
angegebenen 3 (4) grundlagenden Orientierungen zurückführen lassen.
‘Tabell 8-1 Krisalit-Orientierungen in Goldfimen, die bei erhöhten Substrat
temperaturen auf (001) NaCI- Spallächen aufgedampft wurden
Orientiorungstyp Nec! Gold Anzanı
A oi | Gon L170) 1
8 wou rig Lio 4
e compro 1 mai 3x4
o (001) pro] | 229110] 4x1 |
* In ieer Abe not avala nachgewesen |
u |
In Abbidung 89 sind die drei zueïesrei gefundenen Orenterungsbeziehungen
durch Kubooktaeder (Koordnationspoiyoder der kubisch dichtesten Kugelpackung)
dargestlt En Versuch diese Orienterungen mit metischen Argumenten zu erklären
versagt (auch bei Berücksichtigung der unerschiedichen thermischen Ausdehnung
(Data, Pain:
es wird beobachtet: Olga | MMO, <> Misfit 32%
es wird nicht beobachtet: [11OJnacı | [100],, <-> Misfit= 2%
Resümee zur Orientierungsverteilung
Goldfime, die bei niedrigen Substrattemperaturen (300 K) auf NACI (001) - Spailä-
‘chen abgeschieden wurden, weisen eine ausgeprägte stalisische Regelung der
Krstalite parallel zur Substratnormalen auf, Die Orientirungsvertellng ist radial-
symmetrisch bezüglich dieser "Faserachso”. Kistaltichtungen parallel zur Faser-
achso sind <111>, <115> und <001>, wobeidie <111> - Richtung dominiert,
Mit zunehmender Substrattempgratur während der Aufdampfung geht die Radial
symmetie der Orientierungsvertelung in eine tetragonale Symmetrie über, die den
Einfuß der Substratoberfäche (ebene Symmetrie: párr) auf die azimutale Ausrich-
tung der Kristalite erkennbar macht. Oberhalb 500 K wird eine relativ scharfe Rege-
lung mit 17 (21) Kristallorentierungen beobachtet, die sich auf die in Tabelle 8-1
angegebenen 3 (4) grundlagenden Orientierungen zurückführen lassen.
‘Tabell 8-1 Krisalit-Orientierungen in Goldfimen, die bei erhöhten Substrat
temperaturen auf (001) NaCI- Spallächen aufgedampft wurden
Orientiorungstyp Nec! Gold Anzanı
A oi | Gon L170) 1
8 wou rig Lio 4
e compro 1 mai 3x4
o (001) pro] | 229110] 4x1 |
* In ieer Abe not avala nachgewesen |
u |
In Abbidung 89 sind die drei zueïesrei gefundenen Orenterungsbeziehungen
durch Kubooktaeder (Koordnationspoiyoder der kubisch dichtesten Kugelpackung)
dargestlt En Versuch diese Orienterungen mit metischen Argumenten zu erklären
versagt (auch bei Berücksichtigung der unerschiedichen thermischen Ausdehnung
(Data, Pain:
es wird beobachtet: Olga | MMO, <> Misfit 32%
es wird nicht beobachtet: [11OJnacı | [100],, <-> Misfit= 2%
76 Tocuruntersuchungen
[rm
con
crios
Nace
py
Abb.8:2 Darstellung der gefundenen Gold-Kristalorentiorungen "100", "111" und
"118 relativ zur Orientierung der NaCl-Unterlage. Aufwachsebenen sind
gepunktet eingezeichnet.
‘Alen beobachteten diskreten Orientierungen ist gemeinsam, daß <110> yy parallel zu
<110>yagy ausgerichtet ist. Bei den <110>-Richtungen in der NaCi-Struktur und
beim Gold handelt es sich um dicht gepackte Kristaltichtungen. Auch wachsen die
Goldkristalite offenbar bevorzugt mit dichtgepackten Ebenen aut
Die Reihenfolge des Bedeckungsgrades einer Ebene durch starre Kreise ergibt
elementare Rechnung (in Anlehnung an [Patt59])
[rm
con
crios
Nace
py
Abb.8:2 Darstellung der gefundenen Gold-Kristalorentiorungen "100", "111" und
"118 relativ zur Orientierung der NaCl-Unterlage. Aufwachsebenen sind
gepunktet eingezeichnet.
‘Alen beobachteten diskreten Orientierungen ist gemeinsam, daß <110> yy parallel zu
<110>yagy ausgerichtet ist. Bei den <110>-Richtungen in der NaCi-Struktur und
beim Gold handelt es sich um dicht gepackte Kristaltichtungen. Auch wachsen die
Goldkristalite offenbar bevorzugt mit dichtgepackten Ebenen aut
Die Reihenfolge des Bedeckungsgrades einer Ebene durch starre Kreise ergibt
elementare Rechnung (in Anlehnung an [Patt59])
Tosauurtrsuctangen 77
Gold-Auwachsebene: {111} {100} (110)
Bedeckungsgrad: 907% 785% 555%
Die (111) - Aufwachsebene ist, wie Beugungsaufnahmen und Polfiguren Überein-
Stimmend zeigen, bei allen Substrattemperaturen zwischen 300 K und 675 K domi
nant. Erst bel recht hohen Substrattemperaturen werden auch Kristalite mit {100}
parallel zur Substratoberfáche beobachtet. Krstllte mit (110) parallel zur Unterlage
Wurden nicht beobachtet.
Im Verlauf der Kristalisation tit Zwlingsbldung nach (111) auf; auf “111"~
Crientiorungen angewandt resutieren “115° - Orientierungen, während "221" -
Orientierungen in gleicher Weise aus der "100°-Orientierung hervorgehen. Mit
wachsendem Volumenanteil dieser "primären" Zwilinge dürften "sekundäre" und
Vielleicht auch "höhere Zwilinge auftreten (man vergleiche [Gott84)). Diese "näheren",
2uilinge ließen sich vermutlich im Rahmen einer quantittiven Texturanalyse
(Bestimmung der ODF, siehe (Hans78al) identifzieren.
Boi der Ausbildung der Form der Goldkristalite auf der Substratoberläche sind
Kubooktaederfáchen mañgebich, wie die Kristalit-Umvisse in TEM-Abbidungen
zeigen (Abb. 7-2). Eine Oberraschend zutretfende Vorstellung von Orientierung und
Morphologie der im Rahmen dieser Untersuchungen hergestelten Goldkrstalite
ermittelt eine Abbildung aus Robert Hooke's MICROGRAPHIA aus dem Jahre 1685,
[Hooks], die als Fontispiz dieser Arbeit dient. Die beobachteten Kristalformen in-
terpretirt Hooke als Ergebnis regelmäßiger Anordnungen kugelförmiger Teilchen.”
óntgen- und TEM-Untersuchungen erlauben heute, diese mehr als 300 Jahre alten
‚Aussagen für das System Gold / Steinsalz zu präzisieren: Abbildung 8-10 zeigt einige,
Goldkeime auf einem {100} NaCi-Spaltstick. Die Kristalite "ad" zeigen die vier
diskreten “111"-Orientierungen relativ zum NaC-Kristal. Durch Zusammenwachsen
‚Zweier *111*Orintierungen kann ein Kontaktzwiling (siehe Kristalit e) mit
Stapelfehlern in der Grenzfläche entstehen [180066].
* Eon Zusammarhang zwischen Struktur und For folgte übrigens bes Johannes Kepler Im
‚Jahre 1611 aus nr Beobachtung von Sehneekriilen, von denen er annahm da se aus
dichigepacktn, regeimälg angeordnetenTelchan aufgebaut een (Kept
Ene Weterenwiclung dieser Vorstelung auf der Basis von Energie-Abstand-Übelegungen
ind sich zB. In den Aboten von Harman & Pordok (Hansa) Elan Über über
Verschiedene Methoden zur Emmktlung der Glichgpwichtarmen bieten Walt & Gust
(Woe
Einen faszinierenden Nachdruck wichiger Orighalarbeten zum Thema “Crystal Form and
Stuctutt hat Cu. Schnee [Sch] herausgegeben.
Gold-Auwachsebene: {111} {100} (110)
Bedeckungsgrad: 907% 785% 555%
Die (111) - Aufwachsebene ist, wie Beugungsaufnahmen und Polfiguren Überein-
Stimmend zeigen, bei allen Substrattemperaturen zwischen 300 K und 675 K domi
nant. Erst bel recht hohen Substrattemperaturen werden auch Kristalite mit {100}
parallel zur Substratoberfáche beobachtet. Krstllte mit (110) parallel zur Unterlage
Wurden nicht beobachtet.
Im Verlauf der Kristalisation tit Zwlingsbldung nach (111) auf; auf “111"~
Crientiorungen angewandt resutieren “115° - Orientierungen, während "221" -
Orientierungen in gleicher Weise aus der "100°-Orientierung hervorgehen. Mit
wachsendem Volumenanteil dieser "primären" Zwilinge dürften "sekundäre" und
Vielleicht auch "höhere Zwilinge auftreten (man vergleiche [Gott84)). Diese "näheren",
2uilinge ließen sich vermutlich im Rahmen einer quantittiven Texturanalyse
(Bestimmung der ODF, siehe (Hans78al) identifzieren.
Boi der Ausbildung der Form der Goldkristalite auf der Substratoberläche sind
Kubooktaederfáchen mañgebich, wie die Kristalit-Umvisse in TEM-Abbidungen
zeigen (Abb. 7-2). Eine Oberraschend zutretfende Vorstellung von Orientierung und
Morphologie der im Rahmen dieser Untersuchungen hergestelten Goldkrstalite
ermittelt eine Abbildung aus Robert Hooke's MICROGRAPHIA aus dem Jahre 1685,
[Hooks], die als Fontispiz dieser Arbeit dient. Die beobachteten Kristalformen in-
terpretirt Hooke als Ergebnis regelmäßiger Anordnungen kugelförmiger Teilchen.”
óntgen- und TEM-Untersuchungen erlauben heute, diese mehr als 300 Jahre alten
‚Aussagen für das System Gold / Steinsalz zu präzisieren: Abbildung 8-10 zeigt einige,
Goldkeime auf einem {100} NaCi-Spaltstick. Die Kristalite "ad" zeigen die vier
diskreten “111"-Orientierungen relativ zum NaC-Kristal. Durch Zusammenwachsen
‚Zweier *111*Orintierungen kann ein Kontaktzwiling (siehe Kristalit e) mit
Stapelfehlern in der Grenzfläche entstehen [180066].
* Eon Zusammarhang zwischen Struktur und For folgte übrigens bes Johannes Kepler Im
‚Jahre 1611 aus nr Beobachtung von Sehneekriilen, von denen er annahm da se aus
dichigepacktn, regeimälg angeordnetenTelchan aufgebaut een (Kept
Ene Weterenwiclung dieser Vorstelung auf der Basis von Energie-Abstand-Übelegungen
ind sich zB. In den Aboten von Harman & Pordok (Hansa) Elan Über über
Verschiedene Methoden zur Emmktlung der Glichgpwichtarmen bieten Walt & Gust
(Woe
Einen faszinierenden Nachdruck wichiger Orighalarbeten zum Thema “Crystal Form and
Stuctutt hat Cu. Schnee [Sch] herausgegeben.
Totunnteruchungen
o]
(100)
mL
ad
e+t
‘Abb. 8-10
\ iow
Vier relativ zur Unterlage symmetrisch Aquivalente *111"-Goldkristaite
{Orientiorungstyp BI
Kontaktzwilinge aus *111"- Krstaltorienerungen
[Orientierungstyp 8]
Primärer Kontaktzwiling nach (111) aus "111 und °511"-Kristaliten |
[Orienterungstypen B und C]
100 Goldkristlit (seen beobachtet)
[Orientierungstyp A]
Zusätzlich von (110)-Fláchen begrenzter *111"- Kristalit
Diskrete Orientierungen von Gold-Kritliten, wie sie bei erhöhter
Substrftemperatur (T > 500 K) auf einem {100} NaC+-Spatitück,
vorgefunden werden. Begrenzungsilächen der Kristalite sind die
Kubooktaederflächen (100) und {111}.
o]
(100)
mL
ad
e+t
‘Abb. 8-10
\ iow
Vier relativ zur Unterlage symmetrisch Aquivalente *111"-Goldkristaite
{Orientiorungstyp BI
Kontaktzwilinge aus *111"- Krstaltorienerungen
[Orientierungstyp 8]
Primärer Kontaktzwiling nach (111) aus "111 und °511"-Kristaliten |
[Orienterungstypen B und C]
100 Goldkristlit (seen beobachtet)
[Orientierungstyp A]
Zusätzlich von (110)-Fláchen begrenzter *111"- Kristalit
Diskrete Orientierungen von Gold-Kritliten, wie sie bei erhöhter
Substrftemperatur (T > 500 K) auf einem {100} NaC+-Spatitück,
vorgefunden werden. Begrenzungsilächen der Kristalite sind die
Kubooktaederflächen (100) und {111}.
“Tecuunteruchungen ro
Mit zunehmender Kristalitgröße dienen die ausgebideten Bogrenzungsflächen (hier:
Kubooktaederflächen) ihrerseits als Aufwachsflächen für neue, anders orientierte
Goldkristallte. In diesem Zusammenhang spielt das Verhältnis verschiedener Ober-
lächenenergien eine wesentliche Role (siehe Tabelle 8-2).
Korngrenzenbildung (dh. wilkoriche Kristalitbidung auf bereits vorhandenem
Goldkristalkeim) ist energetisch weitaus ungünstiger als Stapelfenier- oder
Zwilingsbidung. Im vorlegenden Fall kann Stapelfehlerbildung als Speziatal der
Zwilingsbidung nach {111} angesehen werden [Hith82, S.306H]. Beispiele für
"Aufwachszwilinge" nach {111} sind in Abb. 8-10 die Kristalle * und "g"
Tabele 8-2 Oberflächenenergien für Gold
Energie intisischer Stapeltehler n 92
Energie einer Zwilingsgrenze + 15
Korngrenzenenorgie % = 34
‘Oberflichenenergie Krstall/Dampfphase
- Maximalwert % 1450
- in <111> - Richtungen Tem 1240
= in <100> - Richtungen Tom = 1220
= in <110> - Richtungen Temo = 1920
Die Werte sind vermutlich mit relativ großen Fehlern behaftet, Ihre
Temperaturabhángigkek ist unbekannt.
Quelle: Hirt & Lothe [Hin82, S.
Heron & that ränsreb)
Metischo Aspekte (Misft gegenüber dem Substra) spielen bei der Auswahl der
‘Kristalitautwachsebenen und deren azimutaler Ausrichtung im System Au/NaC! wie
‘oben gezeigt keine Role (System schwacher Wechselwirkung’). Dagegen besitzen
Substratobertiche und Orenterungsvertllung im Goldim bei erhöhter Substrat-
temperatur gemeinsame Symmetrieolemente,
Die Oriontierungsvertelung der Goldkrstalite wird maßgeblich bestimmt durch Ein-
lüsse, die während der Fimherstellung wirksam sind. Grundsätzlich git auch hier das
CCuriesche Prinzip, nach dem ein unter einer Einwirkung stehender Kristall (ier:
Pobkistal) diejenigen Symmetrieelemente aufweist, die dem Kristall ohne diese
Einwirkung und die der Einwirkung ohne den Kristall gemeinsam sind (Curia,
Paufß8]. Die Symmetrie der erhaltenen Orientierungsvertellung ergibt sich deshalb
Mit zunehmender Kristalitgröße dienen die ausgebideten Bogrenzungsflächen (hier:
Kubooktaederflächen) ihrerseits als Aufwachsflächen für neue, anders orientierte
Goldkristallte. In diesem Zusammenhang spielt das Verhältnis verschiedener Ober-
lächenenergien eine wesentliche Role (siehe Tabelle 8-2).
Korngrenzenbildung (dh. wilkoriche Kristalitbidung auf bereits vorhandenem
Goldkristalkeim) ist energetisch weitaus ungünstiger als Stapelfenier- oder
Zwilingsbidung. Im vorlegenden Fall kann Stapelfehlerbildung als Speziatal der
Zwilingsbidung nach {111} angesehen werden [Hith82, S.306H]. Beispiele für
"Aufwachszwilinge" nach {111} sind in Abb. 8-10 die Kristalle * und "g"
Tabele 8-2 Oberflächenenergien für Gold
Energie intisischer Stapeltehler n 92
Energie einer Zwilingsgrenze + 15
Korngrenzenenorgie % = 34
‘Oberflichenenergie Krstall/Dampfphase
- Maximalwert % 1450
- in <111> - Richtungen Tem 1240
= in <100> - Richtungen Tom = 1220
= in <110> - Richtungen Temo = 1920
Die Werte sind vermutlich mit relativ großen Fehlern behaftet, Ihre
Temperaturabhángigkek ist unbekannt.
Quelle: Hirt & Lothe [Hin82, S.
Heron & that ränsreb)
Metischo Aspekte (Misft gegenüber dem Substra) spielen bei der Auswahl der
‘Kristalitautwachsebenen und deren azimutaler Ausrichtung im System Au/NaC! wie
‘oben gezeigt keine Role (System schwacher Wechselwirkung’). Dagegen besitzen
Substratobertiche und Orenterungsvertllung im Goldim bei erhöhter Substrat-
temperatur gemeinsame Symmetrieolemente,
Die Oriontierungsvertelung der Goldkrstalite wird maßgeblich bestimmt durch Ein-
lüsse, die während der Fimherstellung wirksam sind. Grundsätzlich git auch hier das
CCuriesche Prinzip, nach dem ein unter einer Einwirkung stehender Kristall (ier:
Pobkistal) diejenigen Symmetrieelemente aufweist, die dem Kristall ohne diese
Einwirkung und die der Einwirkung ohne den Kristall gemeinsam sind (Curia,
Paufß8]. Die Symmetrie der erhaltenen Orientierungsvertellung ergibt sich deshalb
80 Testurtersucrungen
als Überlagerung der Symmetrien von Substrat, Aufdampfmaterial und Herstel-
lungsprozess, sie wird der minimalen Symmetrie entsprechen, die den beteiligten
Prozessen gemeinsam ist [Aung81, Bung85, Schuß8).*
In diesem Sinne weist eine Änderung der Symmetrie der Orientierungsverteiung aut
‚Änderungen bei den Prozessen hin, die der Fimbidung 2ugrundaliogen. im vorie-
genden Fall ändert sich die Punktsymmotrio der Textur mit zunehmender Tempe-
ratur von = (mindestens) nach 4mm. Diese Änderung hin zur Symmetrie der
‘Substratobertache log! naho, daß hier oberfächennahe Prozesse ausschlaggebend
sind. In Betracht kommen z.B. die Beweglchkeiten der Adatome und Aggregate.
Volumen.-Diffusionskoeffzienten sind stark temporaturabhängig und im allgemeinen
richtungsebhangig (Paut86, S.202). Für die Oberflächendiffusion git dies in beson-
derem Maße: Anisotropien in der Oberfläche können zu unterschiedichen Aktivie-
rungsenthalpien entlang von nicht symmetrieäquivalenten Richtungen führen
(Neumannsches Prinzip). Dies wurde durch Feldionenmikroskopie an Wolframober-
lächen für Adatome bereits experimentell nachgewiesen [Vena735).
Die Difusionskoeffzienten von Adatomen und Aggregaten auf der mikroskopisch
anisotropen NaC-Oberfläche müssen. prinzipiell richtungsabhängig sein, ihre
‚Symmetrie ist an die Symmetrie der NaOl-Oberfläche (4mm) gekoppelt. Maxima des
‘Adatom Diflusionskoeffzienten wird man auf der (001)-NaCl-Oberfäche aus topolo-
‚gischen Gründen parallel zu <110> erwarten dürfen. Für die Difusionskoeffzienten
der Aggregate solte Ähnliches gelten, allerdings besitz hier ein difundierendes
‚Aggregat - im Gegensatz zum Adatom - bereits Orlentierungsinformation. Eine
Bewegung von Aggregaten parallel zu <110> könnte mit Orientierungsänderungen
(Orehung) derart verbunden sein, daß sich dichtgepackte Richtungen von
Goldaggregaten und NaCI-Substrat vorzugsweise parallel zueinander stellen. Dies
liegt auch nahe, bedenkt man Folgendes: Gleitung findet in der Regel in dichtest
‘gepackten Richtungen statt, da die Oberfäche in diesen Richtungen am wenigsten
“raun" ist und deshalb beim Verschieben die geringste Arbeit geleistet werden muß.
Die Annahme anisotroper Difusionskcosffzienten für Aggregate scheint geeignet, die
‚Änderung der Textursymmetrie zu höheren Temperaturen und die damit verbundene
Bevorzugung weniger, diskreter primärer Kisalitorientierungen zu erklären.
* Davon unterschieden werden muß die Symenatie der Abbidung (Beugungebic, Paligu). Sie
rt sich als Überlagerung dor Symmete der Orrirungeverelung Im Kili mi dor
Sym de Abbkdungsvorsnt (Kamerasymmatne)
als Überlagerung der Symmetrien von Substrat, Aufdampfmaterial und Herstel-
lungsprozess, sie wird der minimalen Symmetrie entsprechen, die den beteiligten
Prozessen gemeinsam ist [Aung81, Bung85, Schuß8).*
In diesem Sinne weist eine Änderung der Symmetrie der Orientierungsverteiung aut
‚Änderungen bei den Prozessen hin, die der Fimbidung 2ugrundaliogen. im vorie-
genden Fall ändert sich die Punktsymmotrio der Textur mit zunehmender Tempe-
ratur von = (mindestens) nach 4mm. Diese Änderung hin zur Symmetrie der
‘Substratobertache log! naho, daß hier oberfächennahe Prozesse ausschlaggebend
sind. In Betracht kommen z.B. die Beweglchkeiten der Adatome und Aggregate.
Volumen.-Diffusionskoeffzienten sind stark temporaturabhängig und im allgemeinen
richtungsebhangig (Paut86, S.202). Für die Oberflächendiffusion git dies in beson-
derem Maße: Anisotropien in der Oberfläche können zu unterschiedichen Aktivie-
rungsenthalpien entlang von nicht symmetrieäquivalenten Richtungen führen
(Neumannsches Prinzip). Dies wurde durch Feldionenmikroskopie an Wolframober-
lächen für Adatome bereits experimentell nachgewiesen [Vena735).
Die Difusionskoeffzienten von Adatomen und Aggregaten auf der mikroskopisch
anisotropen NaC-Oberfläche müssen. prinzipiell richtungsabhängig sein, ihre
‚Symmetrie ist an die Symmetrie der NaOl-Oberfläche (4mm) gekoppelt. Maxima des
‘Adatom Diflusionskoeffzienten wird man auf der (001)-NaCl-Oberfäche aus topolo-
‚gischen Gründen parallel zu <110> erwarten dürfen. Für die Difusionskoeffzienten
der Aggregate solte Ähnliches gelten, allerdings besitz hier ein difundierendes
‚Aggregat - im Gegensatz zum Adatom - bereits Orlentierungsinformation. Eine
Bewegung von Aggregaten parallel zu <110> könnte mit Orientierungsänderungen
(Orehung) derart verbunden sein, daß sich dichtgepackte Richtungen von
Goldaggregaten und NaCI-Substrat vorzugsweise parallel zueinander stellen. Dies
liegt auch nahe, bedenkt man Folgendes: Gleitung findet in der Regel in dichtest
‘gepackten Richtungen statt, da die Oberfäche in diesen Richtungen am wenigsten
“raun" ist und deshalb beim Verschieben die geringste Arbeit geleistet werden muß.
Die Annahme anisotroper Difusionskcosffzienten für Aggregate scheint geeignet, die
‚Änderung der Textursymmetrie zu höheren Temperaturen und die damit verbundene
Bevorzugung weniger, diskreter primärer Kisalitorientierungen zu erklären.
* Davon unterschieden werden muß die Symenatie der Abbidung (Beugungebic, Paligu). Sie
rt sich als Überlagerung dor Symmete der Orrirungeverelung Im Kili mi dor
Sym de Abbkdungsvorsnt (Kamerasymmatne)
“Teurnteruchungen at
9 Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurde unter Ulrahochvakuum-Bedingungen Gold auf in-situ
praparierte NaG-Spaltiächen aufgedampft. Bei Substrattemperaturen zwischen 300 K
und 675 K wurden ca. 120 Goldfime hergestelt. Die Substratbedeckung varierte
zwischen 5% und 100%, Fimwachstum und Otientierungsverteilung in diesen
Kcistalfimen wurden mit Transmissions-Elektronenmikroskopie, lonenrücketreuung
und verschiedenen Röntgenbeugungsmethoden analysiert. Besonderes Augenmerk
bei Präparation und Analyse wurde den z.T. erst in jüngster Zeit bekannt gewordenen
Fehlerquellen gewidmet
Das Filmwachstum wird durch Kristlldefekte des Substrats in erheblichem Maß
"beeinfußt. Die "Dekoration" von Spalistufen und anderen Unregelmäßigkeiten auf der
Substratoberfäche erschwert die Analyse von Substratbedeckung und Substrat-
belegung mit Goldatomen. Der Einfluß einiger Stórtaktoren läßt sich durch ein statist-
sches Kriterium für die Brauchbarkeit einer Probe bzw. eines Meßwerts begrenzen:
bei ansonsten gleichen Aufdampfbedingungen kommen Probenstelien mit den
niedrigsten Werten für Bedeckung und Bolegung dem Idealal einer defektreien
Substratoberfláche am nächsten.
Mit zunehmender Substrattemperatur sinkt der Kondensationskoefizient. Entstan-
dene Aggregate sind dann bei gleicher Bedeckung weniger zahlreich, allerdings auch
lächen. und volumenmäßig größer. In dieser Arbeit wird erstmals ein kontinuiericher
Übergang von fächenhaftem zu mehr "säulenhaftem" Wachstum beim System
Gold/Steinsalz experimentell nachgewiesen. Diese Beobachtung bestätigt. eine
Voraussage von D. Kashehiev. Frelich geht Kashchiev vom Ideal einer defektreien
Substratoberfläche aus. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb versucht, diesbe-
zügiche Störfaktoren nach Möglichkeit auszuschalten. Ein umfassendes Modell zum
Kristalwachstum muß. aber natürich Defektnukloation mit berücksichtigen, eine
Weiterentwicklung der Kashchiev'schen Ansätze in dieser Richtung ist sicher wün-
schenswert
Die Textur der Kristalite in don Goldiimen wird maßgeblich von der Substrattompo-
ratur während der Abscheidung bestimmt. Als Aufwachsebenen dominieren die
ichtestgepackten (111)-Ebenen. Zwillingsbildung nach {111} wird schon bei ge-
ringer Substratbelegung beobachtet. Die Orientirungsvertollung weist bel niedrigen
9 Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurde unter Ulrahochvakuum-Bedingungen Gold auf in-situ
praparierte NaG-Spaltiächen aufgedampft. Bei Substrattemperaturen zwischen 300 K
und 675 K wurden ca. 120 Goldfime hergestelt. Die Substratbedeckung varierte
zwischen 5% und 100%, Fimwachstum und Otientierungsverteilung in diesen
Kcistalfimen wurden mit Transmissions-Elektronenmikroskopie, lonenrücketreuung
und verschiedenen Röntgenbeugungsmethoden analysiert. Besonderes Augenmerk
bei Präparation und Analyse wurde den z.T. erst in jüngster Zeit bekannt gewordenen
Fehlerquellen gewidmet
Das Filmwachstum wird durch Kristlldefekte des Substrats in erheblichem Maß
"beeinfußt. Die "Dekoration" von Spalistufen und anderen Unregelmäßigkeiten auf der
Substratoberfäche erschwert die Analyse von Substratbedeckung und Substrat-
belegung mit Goldatomen. Der Einfluß einiger Stórtaktoren läßt sich durch ein statist-
sches Kriterium für die Brauchbarkeit einer Probe bzw. eines Meßwerts begrenzen:
bei ansonsten gleichen Aufdampfbedingungen kommen Probenstelien mit den
niedrigsten Werten für Bedeckung und Bolegung dem Idealal einer defektreien
Substratoberfláche am nächsten.
Mit zunehmender Substrattemperatur sinkt der Kondensationskoefizient. Entstan-
dene Aggregate sind dann bei gleicher Bedeckung weniger zahlreich, allerdings auch
lächen. und volumenmäßig größer. In dieser Arbeit wird erstmals ein kontinuiericher
Übergang von fächenhaftem zu mehr "säulenhaftem" Wachstum beim System
Gold/Steinsalz experimentell nachgewiesen. Diese Beobachtung bestätigt. eine
Voraussage von D. Kashehiev. Frelich geht Kashchiev vom Ideal einer defektreien
Substratoberfläche aus. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb versucht, diesbe-
zügiche Störfaktoren nach Möglichkeit auszuschalten. Ein umfassendes Modell zum
Kristalwachstum muß. aber natürich Defektnukloation mit berücksichtigen, eine
Weiterentwicklung der Kashchiev'schen Ansätze in dieser Richtung ist sicher wün-
schenswert
Die Textur der Kristalite in don Goldiimen wird maßgeblich von der Substrattompo-
ratur während der Abscheidung bestimmt. Als Aufwachsebenen dominieren die
ichtestgepackten (111)-Ebenen. Zwillingsbildung nach {111} wird schon bei ge-
ringer Substratbelegung beobachtet. Die Orientirungsvertollung weist bel niedrigen
82 Zusammenfassung
Substrattemperaturen Radialsymmetrie aut (Faserachse parallel zur Substratnor
malen). Mit zunehmender Substrattemperatur werden diskrete Orientierungsbezie-
hungen zwischen Goldkristaliten und NaClUnterlage angetroffen; die Punktsym-
metrie der Textur Andert sich von = nach 4mm. Dichtgepackte <110>-Richtungen der
Fiimkristaito legen parallel zu den ebenfals dichtbesetzien <110>-Richtungen des
Substrats. Motrisch “gut” passende Orientiorungsbeziehungen zwischen Film-
krstaliten und Unterlage werden nicht angetroffen.
Änderungen in der Symmetrie der Orientierungsvertsiung weisen in der Regel auf
Veränderungen bei Fimbidungsprozessen hin. Im voriegenden Fall lt sich die
Symmetrie der beobachteten Fimtexturen mit dem temperaturabhängigen Elu der
substratnahen Oberlächendifusion bis zum Beginn der Fimbidung erklären: Die
Difusionskoeffzienten von Adatomen und Aggregaten auf der mikroskopisch
anisotropen NaC-Oberläche sind prinzipiell chtungsabhängig, Ihre Symmetrie it an
die Symmetrie der NaG-Oberäche (4mm) gekoppot. Maxima des Adatom-Ditu-
sionskosfizienten wird man auf der (0O1-NaC-Oberfläche parallel zu <110>
erwarten, fü die Difusionskoefzienten der Aggregate solte Ahniches gelten. Eino
Bewegung von Aggregaten paralel zu <110> könnte mit Orintierungsänderungen
derart verbunden sein, daß sich dichtgepackte Richtungen von Goldaggregaten und
NaCH-Substrat vorzugsweise paral! zueinander bewegen.
Innerhalb dieses Modells wird man die Oberflächenbeweglichkeit der Aggregate bei
niedrigen Substrattemperaturen vernachlässigen dürfen, während sich ihr Einfluß mit
zunehmender Substrattemperatur über die Orientierungsvertelung bemerkbar
machen solte, Die Beobachtungen dieser Arbeit stützen ein solches Model, sie legen
nahe, anisotrope Diffusion der Aggregate auf der Substratoberfäche als wesentliche
Einflußgröße für die Ausbildung der Textur im Goldfim anzusehen.
Substrattemperaturen Radialsymmetrie aut (Faserachse parallel zur Substratnor
malen). Mit zunehmender Substrattemperatur werden diskrete Orientierungsbezie-
hungen zwischen Goldkristaliten und NaClUnterlage angetroffen; die Punktsym-
metrie der Textur Andert sich von = nach 4mm. Dichtgepackte <110>-Richtungen der
Fiimkristaito legen parallel zu den ebenfals dichtbesetzien <110>-Richtungen des
Substrats. Motrisch “gut” passende Orientiorungsbeziehungen zwischen Film-
krstaliten und Unterlage werden nicht angetroffen.
Änderungen in der Symmetrie der Orientierungsvertsiung weisen in der Regel auf
Veränderungen bei Fimbidungsprozessen hin. Im voriegenden Fall lt sich die
Symmetrie der beobachteten Fimtexturen mit dem temperaturabhängigen Elu der
substratnahen Oberlächendifusion bis zum Beginn der Fimbidung erklären: Die
Difusionskoeffzienten von Adatomen und Aggregaten auf der mikroskopisch
anisotropen NaC-Oberläche sind prinzipiell chtungsabhängig, Ihre Symmetrie it an
die Symmetrie der NaG-Oberäche (4mm) gekoppot. Maxima des Adatom-Ditu-
sionskosfizienten wird man auf der (0O1-NaC-Oberfläche parallel zu <110>
erwarten, fü die Difusionskoefzienten der Aggregate solte Ahniches gelten. Eino
Bewegung von Aggregaten paralel zu <110> könnte mit Orintierungsänderungen
derart verbunden sein, daß sich dichtgepackte Richtungen von Goldaggregaten und
NaCH-Substrat vorzugsweise paral! zueinander bewegen.
Innerhalb dieses Modells wird man die Oberflächenbeweglichkeit der Aggregate bei
niedrigen Substrattemperaturen vernachlässigen dürfen, während sich ihr Einfluß mit
zunehmender Substrattemperatur über die Orientierungsvertelung bemerkbar
machen solte, Die Beobachtungen dieser Arbeit stützen ein solches Model, sie legen
nahe, anisotrope Diffusion der Aggregate auf der Substratoberfäche als wesentliche
Einflußgröße für die Ausbildung der Textur im Goldfim anzusehen.
Emiung der Übersätigung und der Verdamplertemperatr 83
A Ermittlung der Übersättigung und der Verdamptertemperatur
Die Übersätigung des Gold-Dampfes bezogen auf cie Aufdampisituation ist gegeben
durch au = () RT in (p/Pg) de MoD.+ Dabeiist:
Po = Gleichgewichtsdampfdruck von Gold bei der Substrattemperatur,
P_ = "tatsächlicher" Dampldruck des Golddampfes (s.u).
Der tatsächliche Dampfdruck des Gold-Damples wird bestimmt durch den Impuls, der
‘aut das Substrat treffenden Atome. Die kinetische Energie wird den desorbierenden
Gold-Atomen vom Verdampler “mit auf den Weg gegeben‘. Die Verdamp-
fungsfrequenz ist eine Funktion der Temperatur des Verdampfers [Icke83].
Der tatsächliche Dampfdruck des Gold-Dampfes ist damit gleichzeitig:
(1) der Gleichgewichtsdampferuck p*(T) des Gold-Damples bei der
Zunächst unbekannten Verdampfertemperatur T,
(2) der Dampfdruck p(Ñ,,T) der Goid-Atome bei einer experimentell
bestmmbaren Verdampfungsrate (Desorptionsrate) N. und der
unbekannten Verdampfertemperatur T.
Für beide Bedingungen worden nachfolgend Grephen p*(T) bzw. p(T) erstlt. Aus
dem Schnitpunkt p*(7) = p(N.T) ergeben sich Verdampfertemperatur und
tatsachlcher Damptéruck p.
Die Berechnung des Gleichgewichtsdampfdrucks aus thermodynamischen Daten -
bier durchgeführt für Gold, Kupfer und NaC! - benutzte folgende Beziehung:
log p*(Tor) = AT! + BlogT + CT + D
mit den Koeffiienten [Bari77, Kuba79]:
A 8 o D
Gold 9820 0,308 000016 1081
Kupfer 17770 0.88 00 1229
NaCl 12440 0,90 “000048 14,31
Die entsprechenden Graphen p*(T) sind in Abbildung A-1 wiedergegeben.
* Da der Oborätige Damp on höhere Potent! best wird boim Übergang di rei Entapie
(mio (Ps Zeichen) bzw. gewonnen” (Minus Zohar). kasa, 820]
A Ermittlung der Übersättigung und der Verdamptertemperatur
Die Übersätigung des Gold-Dampfes bezogen auf cie Aufdampisituation ist gegeben
durch au = () RT in (p/Pg) de MoD.+ Dabeiist:
Po = Gleichgewichtsdampfdruck von Gold bei der Substrattemperatur,
P_ = "tatsächlicher" Dampldruck des Golddampfes (s.u).
Der tatsächliche Dampfdruck des Gold-Damples wird bestimmt durch den Impuls, der
‘aut das Substrat treffenden Atome. Die kinetische Energie wird den desorbierenden
Gold-Atomen vom Verdampler “mit auf den Weg gegeben‘. Die Verdamp-
fungsfrequenz ist eine Funktion der Temperatur des Verdampfers [Icke83].
Der tatsächliche Dampfdruck des Gold-Dampfes ist damit gleichzeitig:
(1) der Gleichgewichtsdampferuck p*(T) des Gold-Damples bei der
Zunächst unbekannten Verdampfertemperatur T,
(2) der Dampfdruck p(Ñ,,T) der Goid-Atome bei einer experimentell
bestmmbaren Verdampfungsrate (Desorptionsrate) N. und der
unbekannten Verdampfertemperatur T.
Für beide Bedingungen worden nachfolgend Grephen p*(T) bzw. p(T) erstlt. Aus
dem Schnitpunkt p*(7) = p(N.T) ergeben sich Verdampfertemperatur und
tatsachlcher Damptéruck p.
Die Berechnung des Gleichgewichtsdampfdrucks aus thermodynamischen Daten -
bier durchgeführt für Gold, Kupfer und NaC! - benutzte folgende Beziehung:
log p*(Tor) = AT! + BlogT + CT + D
mit den Koeffiienten [Bari77, Kuba79]:
A 8 o D
Gold 9820 0,308 000016 1081
Kupfer 17770 0.88 00 1229
NaCl 12440 0,90 “000048 14,31
Die entsprechenden Graphen p*(T) sind in Abbildung A-1 wiedergegeben.
* Da der Oborätige Damp on höhere Potent! best wird boim Übergang di rei Entapie
(mio (Ps Zeichen) bzw. gewonnen” (Minus Zohar). kasa, 820]
en Ermittung de Oberstigung und der Verdamplertemperaur
Temperatur TE
nv $ 3
Tare)
leg")
3
Dansk te
anal
&
8
os as a 2s
Fazprone Temperatur KIT
‘Abb. A-1_ Gleichgewichtsdampférticke für Gold, Kupfer und NaCl;
berechnet mit Lteraturdaten [Bari77, Kuba79)
Zur Ermitilung eines Ausdrucks für den Dampfdruck p{fl..T) wird auf einen Ansatz der
kinetischen Gastheorie zurückgegrifen: Für die Anzahl der von einer Oberfläche A
während eines Zeilntervalis dt verdampfenden Moleküle JN git die sog. Hertz
Knudsen-Beziehung [LBS1, Poun72}
PM (mr Molektimasse)
At Brmkr
Dabeiist p* der Gleichgewichtsdampfdruck des verdampfenden Materials und py der
hydrostatische Druck der verdampfenden Moleküle auf die Oberfläche A. Bei völlger
‚Abfuhr der verdampfenden Moleküle st pp, = 0, Das ergibt für die Desorpionstate:
L = pt/@xmkn*
Im vorliegenden Fall (Gold) git: (2a mig% = 5,3267-10% kgms tk,
Experimentel ie sich die Desorptionsrate folgendermaße abschätzen: eine definierte
Menge Gold (0,455 g = 1,89-10?' Atom) wurde aus dem für die Aufdampfungen
verwendeten Wolframboot bei annähernd konstanter Rate verdampft bis das Boot
leer war (die Regelung der Rate ist in Abschnitt 9.2.1 beschrieben). Mit
Temperatur TE
nv $ 3
Tare)
leg")
3
Dansk te
anal
&
8
os as a 2s
Fazprone Temperatur KIT
‘Abb. A-1_ Gleichgewichtsdampférticke für Gold, Kupfer und NaCl;
berechnet mit Lteraturdaten [Bari77, Kuba79)
Zur Ermitilung eines Ausdrucks für den Dampfdruck p{fl..T) wird auf einen Ansatz der
kinetischen Gastheorie zurückgegrifen: Für die Anzahl der von einer Oberfläche A
während eines Zeilntervalis dt verdampfenden Moleküle JN git die sog. Hertz
Knudsen-Beziehung [LBS1, Poun72}
PM (mr Molektimasse)
At Brmkr
Dabeiist p* der Gleichgewichtsdampfdruck des verdampfenden Materials und py der
hydrostatische Druck der verdampfenden Moleküle auf die Oberfläche A. Bei völlger
‚Abfuhr der verdampfenden Moleküle st pp, = 0, Das ergibt für die Desorpionstate:
L = pt/@xmkn*
Im vorliegenden Fall (Gold) git: (2a mig% = 5,3267-10% kgms tk,
Experimentel ie sich die Desorptionsrate folgendermaße abschätzen: eine definierte
Menge Gold (0,455 g = 1,89-10?' Atom) wurde aus dem für die Aufdampfungen
verwendeten Wolframboot bei annähernd konstanter Rate verdampft bis das Boot
leer war (die Regelung der Rate ist in Abschnitt 9.2.1 beschrieben). Mit
EEmitung der Úberstigung und der Verdampfetemperatur es
Temperatur 1 107K
205 10
log (p'7Pa)
É a
3456789 ©
rez. Temperatur 10°K/T
Abb.A-2 _ Ermitlung der Verdampfertemperatur und des bei den
Agcapngenvoraganden Gol Dampliuks p
D = Glichgewichtsdamatcru
BACH, = Dep Be R 217100 atome ome!
ner Gesamtaudempfdauer von 600 s (+ 28) und der durchschnitichen Schmeiz-
obertäche von 5x6 mm? (+ 10%) lt sich eine Desorptonsrate von R = AL =
7.72.10" Atome cms" (+ 10%) errechnen. Damit ergibt sich olgende Beziehung
für den Gleichgewichtsdampldruck:
pre RL emir = 04114: TH (pin Pascal; Tin Kelvin)
In Abbildung A-2 finden sich beide Graphen: p(T) und p*(Ñ_T). In dieser Aufiragung
wurde der Druck (p in Pascal) logarithmisch gegen die reziproke Temperatur (T in
Kelvin) aufgetragen. Der Schnittpunkt der beiden Kurven liegt bei log p = 1,25 , was
einem Gleichgewichtsdamptdruck p des Gold-Dampfes von 18 Pa (0,18 mbar) und
einer (mitleren) Ofentemperatur von etwa 1900 K entspricht. Mit merkicher
\Verdampfung rechnet man üblicherweise oberhalb von etwa 1 Pa (log p = 0). Aus
Dampferuckeiagrammen [Balz84] ersioht man, daß bei typischen Aufdampfexperi-
menten für Gold bei 1900 K ein Dampfdruck von etwa 25 Pa (og p = 1,4) erwartet
wird. Die gefundenen Werte sind also "vernúnti".
Mit dem so ermiteten "tatsächlichen" Dampfdruck p und dem über das Polynom
berechneten Dampfdruck py (bei der Substrattemperatur) wurden die Übersättigun-
gen bestimmt, die in Abbildung 7-7 fü die Auftragung benutzt wurden.
Temperatur 1 107K
205 10
log (p'7Pa)
É a
3456789 ©
rez. Temperatur 10°K/T
Abb.A-2 _ Ermitlung der Verdampfertemperatur und des bei den
Agcapngenvoraganden Gol Dampliuks p
D = Glichgewichtsdamatcru
BACH, = Dep Be R 217100 atome ome!
ner Gesamtaudempfdauer von 600 s (+ 28) und der durchschnitichen Schmeiz-
obertäche von 5x6 mm? (+ 10%) lt sich eine Desorptonsrate von R = AL =
7.72.10" Atome cms" (+ 10%) errechnen. Damit ergibt sich olgende Beziehung
für den Gleichgewichtsdampldruck:
pre RL emir = 04114: TH (pin Pascal; Tin Kelvin)
In Abbildung A-2 finden sich beide Graphen: p(T) und p*(Ñ_T). In dieser Aufiragung
wurde der Druck (p in Pascal) logarithmisch gegen die reziproke Temperatur (T in
Kelvin) aufgetragen. Der Schnittpunkt der beiden Kurven liegt bei log p = 1,25 , was
einem Gleichgewichtsdamptdruck p des Gold-Dampfes von 18 Pa (0,18 mbar) und
einer (mitleren) Ofentemperatur von etwa 1900 K entspricht. Mit merkicher
\Verdampfung rechnet man üblicherweise oberhalb von etwa 1 Pa (log p = 0). Aus
Dampferuckeiagrammen [Balz84] ersioht man, daß bei typischen Aufdampfexperi-
menten für Gold bei 1900 K ein Dampfdruck von etwa 25 Pa (og p = 1,4) erwartet
wird. Die gefundenen Werte sind also "vernúnti".
Mit dem so ermiteten "tatsächlichen" Dampfdruck p und dem über das Polynom
berechneten Dampfdruck py (bei der Substrattemperatur) wurden die Übersättigun-
gen bestimmt, die in Abbildung 7-7 fü die Auftragung benutzt wurden.
86 Auswertung der Ionen-Rückstrouspektren
B Auswertung der lonen-Rückstreuspektren
Die Fragestolung kurz rekapiuiert: wieviele Goldatome pro cm? befinden sich auf
‘einem Steinsaz-Spalstück. Die Methode der Wahl: lonenrückstreuung (RBS). Zur
Erduterung des leztch angewandten rekursven) Algoihmus zur Berechnung der
Atombelogung aus RBS-Spektren sind einige elementare Botrachtungen nüzich.*
Tri ein Strahl hochenergetischer leichter Tellchen (2.8. #He-lonen mit 1:2 MeV
Energie) auf eine Probe, dann werden einige dieser Teilchen von den (schwereren)
Atomkomen der Probe elastisch zurückgestreut (siehe Abb. B-1). Jeder der Stoß-
partner reagiert beim Zusammenprall wie eine starre Kugel. Für einen festgehalenen
"Laborstreuwinkel® (dh. eine feste Detektorposiion) ist die beim einfalenden Teilchen
nach dem Stoß mit einem Targetatom an der Probenoberläche verbliebene Energie
E, eine Funktion der Einstrahlenergie E, und der Teichenmassen M, und My;
my coso (PME 12
Es Er = EK
‘Abb. B-1 Geometrie des Stoßes (9 = "Laborstreuwinke)
* Dio Verhältnisse bel der Ionerückstreuung werden In zahlreichen Monographien [ChuT8,
Cart) und Einzelaken [Rice, Si] ausführen etter. sodas Mer Im wosentichen nur
Solch Barachtungen engestlt werden, da io spazile Augabonstlung notwendig ind
B Auswertung der lonen-Rückstreuspektren
Die Fragestolung kurz rekapiuiert: wieviele Goldatome pro cm? befinden sich auf
‘einem Steinsaz-Spalstück. Die Methode der Wahl: lonenrückstreuung (RBS). Zur
Erduterung des leztch angewandten rekursven) Algoihmus zur Berechnung der
Atombelogung aus RBS-Spektren sind einige elementare Botrachtungen nüzich.*
Tri ein Strahl hochenergetischer leichter Tellchen (2.8. #He-lonen mit 1:2 MeV
Energie) auf eine Probe, dann werden einige dieser Teilchen von den (schwereren)
Atomkomen der Probe elastisch zurückgestreut (siehe Abb. B-1). Jeder der Stoß-
partner reagiert beim Zusammenprall wie eine starre Kugel. Für einen festgehalenen
"Laborstreuwinkel® (dh. eine feste Detektorposiion) ist die beim einfalenden Teilchen
nach dem Stoß mit einem Targetatom an der Probenoberläche verbliebene Energie
E, eine Funktion der Einstrahlenergie E, und der Teichenmassen M, und My;
my coso (PME 12
Es Er = EK
‘Abb. B-1 Geometrie des Stoßes (9 = "Laborstreuwinke)
* Dio Verhältnisse bel der Ionerückstreuung werden In zahlreichen Monographien [ChuT8,
Cart) und Einzelaken [Rice, Si] ausführen etter. sodas Mer Im wosentichen nur
Solch Barachtungen engestlt werden, da io spazile Augabonstlung notwendig ind
Auswertung det onan Rucksreuspelaren er
Die vermitelnde Proportionaltétskonstante K wird als “kinematischer Faktor“
bezeichnet. Bel festem Streuwinkel 8 und bekannter Tellchonmasso M, lefert das
meßbere Verháltnis E,/E, = K die Masse M, des Targetatoms.
Die elastische Streuung wird durch die Rutherford’sche Formel für den differentielen
Streuwirkungsquerschnitt de / df beschrieben. Dieser gibt an, mit weicher Wahr-
Scheinlichkeit eine Streuung in einen Raumwinkel 0 hinein erfolgt [Chu78, Gl. 2.22]:
do e J 4 (ÍT-104,M sine]? + cose y?
an ae J'en FT oo
mit Etementaradung
Energie des Projekts vor der Rackstreuung
Strouwinkol
Ordnungszahl des Projektis
Ordnungszahl des Targetatoms
Molmasse des Projekt
Molmasse des Targets,
Die Anzahl A der bei ein
bestimmten Energie rückgestreuten Teilchen ist damit
gegeben durch!
9 = Strouwirkungsquerschnitt
A= onQN A = Detektorófinungswinkel
Q = Teichentuß
Nt = Anzahl Targetatome pro om?
Die Parameter 2 und Q sind durch die experimentellen Bedingungen vorgegeben
und werden im vorliegenden Fall durch interne Eichung eliminiert. Damit ist das Signal
A proportional zum berechenbaren Steuwikungsquerschnit o(€) und der
unbekannten Anzahl rückstreuender Atome (Targetatome).
Zusätzlich zum Energieverlust durch elastischen Stoß erleiden die Projekte auf dem
Hin- und Rückweg im Probenmateril einen kontinuierlichen Energieverlust haupt-
Sächich durch olastische Stöße mit den Elektronen der Targotatome. Dieser Ener-
gieverlust AE ist proportional zur Atomdichte des Targetmaterials, dem darin
Zurückgelogten Weg x und einem elementspezifischen Abbremsfaktor [ e ], der für
de Abbremsung der Projektile auf dem Gesamtweg steht:
AE = [e]Nx
Die vermitelnde Proportionaltétskonstante K wird als “kinematischer Faktor“
bezeichnet. Bel festem Streuwinkel 8 und bekannter Tellchonmasso M, lefert das
meßbere Verháltnis E,/E, = K die Masse M, des Targetatoms.
Die elastische Streuung wird durch die Rutherford’sche Formel für den differentielen
Streuwirkungsquerschnitt de / df beschrieben. Dieser gibt an, mit weicher Wahr-
Scheinlichkeit eine Streuung in einen Raumwinkel 0 hinein erfolgt [Chu78, Gl. 2.22]:
do e J 4 (ÍT-104,M sine]? + cose y?
an ae J'en FT oo
mit Etementaradung
Energie des Projekts vor der Rackstreuung
Strouwinkol
Ordnungszahl des Projektis
Ordnungszahl des Targetatoms
Molmasse des Projekt
Molmasse des Targets,
Die Anzahl A der bei ein
bestimmten Energie rückgestreuten Teilchen ist damit
gegeben durch!
9 = Strouwirkungsquerschnitt
A= onQN A = Detektorófinungswinkel
Q = Teichentuß
Nt = Anzahl Targetatome pro om?
Die Parameter 2 und Q sind durch die experimentellen Bedingungen vorgegeben
und werden im vorliegenden Fall durch interne Eichung eliminiert. Damit ist das Signal
A proportional zum berechenbaren Steuwikungsquerschnit o(€) und der
unbekannten Anzahl rückstreuender Atome (Targetatome).
Zusätzlich zum Energieverlust durch elastischen Stoß erleiden die Projekte auf dem
Hin- und Rückweg im Probenmateril einen kontinuierlichen Energieverlust haupt-
Sächich durch olastische Stöße mit den Elektronen der Targotatome. Dieser Ener-
gieverlust AE ist proportional zur Atomdichte des Targetmaterials, dem darin
Zurückgelogten Weg x und einem elementspezifischen Abbremsfaktor [ e ], der für
de Abbremsung der Projektile auf dem Gesamtweg steht:
AE = [e]Nx
es Auswortung er lonon RUckstouspolron
ES = An + E
1/0088, LE, = EE
2e tes Eos = KÜE-E,
‘Abb. 8-2 Energien vor und nach einem Stoß im Probenvolumen
Da die Abbremsung der Projektie sehr von deren momentaner Geschwindigkeit
(Energie) abhängt, te man Hin- und Rückweg auf (siehe Abb. B-2) Für den mitieren
Abbremsfaktor [e } folgt damit:
K
fel =
ati En Eau)
Es stenen darin E, far de mitere Energi vor dem Zusammensto8 und Eu fr die
nach dem Zusammenstoß. Wenn der Goldfim sehr dünn ist (1<10 am) ist die
sogenannte "Oberflächennäherung" (surface approximation) für [ e ] angemessen:
1
K
E KE)
se, 5%,
Unter der Annahme, daß einfalende und gestreute Teilchen auf ihrem Weg zur bzw.
von der Stoßstele im Material gleichstark gebremst werden, verwendet man dort, wo
die “Oberfächennäherung” keine Anwendung mehr finden kann, üblicherweise die
sog. "symmetrische Durchschnitsenergie-Näherung" (symmetrical mean energy
approximation)
En = Ey 4 aE und E+ WE
ES = An + E
1/0088, LE, = EE
2e tes Eos = KÜE-E,
‘Abb. 8-2 Energien vor und nach einem Stoß im Probenvolumen
Da die Abbremsung der Projektie sehr von deren momentaner Geschwindigkeit
(Energie) abhängt, te man Hin- und Rückweg auf (siehe Abb. B-2) Für den mitieren
Abbremsfaktor [e } folgt damit:
K
fel =
ati En Eau)
Es stenen darin E, far de mitere Energi vor dem Zusammensto8 und Eu fr die
nach dem Zusammenstoß. Wenn der Goldfim sehr dünn ist (1<10 am) ist die
sogenannte "Oberflächennäherung" (surface approximation) für [ e ] angemessen:
1
K
E KE)
se, 5%,
Unter der Annahme, daß einfalende und gestreute Teilchen auf ihrem Weg zur bzw.
von der Stoßstele im Material gleichstark gebremst werden, verwendet man dort, wo
die “Oberfächennäherung” keine Anwendung mehr finden kann, üblicherweise die
sog. "symmetrische Durchschnitsenergie-Näherung" (symmetrical mean energy
approximation)
En = Ey 4 aE und E+ WE
Auswertung de Ionen Rücksrauspektren E
Eo E
EE |
a NaCl
Au-Film
b Nott 7
‘Abb. B-3 Schematische Darstellung dreier Probengeometrie-"Grenziäle"
und die daraus resultierenden RBS-Spektren (siehe Text)
Em schematisches Rückstreuspektrum einer NaCiProbe (ohne Gold) zeigt
Abbildung 8-$a. Da man die kinematischen Faktoren für Chlor und Natrium bei der
gewählten Streugeometrio im vorhinein ausrechnen kann, kennt man die zur
(Pekannten) Einstrahlenergie Ey zugehörigen Energion der Teilchen, de von ober-
lächennahen Chloratomen (E,°!) bzw. Natrumatomen (EM) zurückgestreut
wurden. Eine solche Probe ist deshal z.B. zur Eichung der Enorgieskala
(Energiobret" der Detektorkanäe) geeignet
Die Höhe des “Chlor-Signals” bei E,Q ließe sich, da o\E,) und (Nt) bekannt
sind, dazu benutzen, den experimentelen Faktor 1'Q im voraus für nachfolgende
Messungen zu bestimmen. Tatsächlich wird dies aber in der Regel nicht durch eine
Solche externe Kalorierung getan, da der Fluß Q zeilich etwas schwankt
Eo E
EE |
a NaCl
Au-Film
b Nott 7
‘Abb. B-3 Schematische Darstellung dreier Probengeometrie-"Grenziäle"
und die daraus resultierenden RBS-Spektren (siehe Text)
Em schematisches Rückstreuspektrum einer NaCiProbe (ohne Gold) zeigt
Abbildung 8-$a. Da man die kinematischen Faktoren für Chlor und Natrium bei der
gewählten Streugeometrio im vorhinein ausrechnen kann, kennt man die zur
(Pekannten) Einstrahlenergie Ey zugehörigen Energion der Teilchen, de von ober-
lächennahen Chloratomen (E,°!) bzw. Natrumatomen (EM) zurückgestreut
wurden. Eine solche Probe ist deshal z.B. zur Eichung der Enorgieskala
(Energiobret" der Detektorkanäe) geeignet
Die Höhe des “Chlor-Signals” bei E,Q ließe sich, da o\E,) und (Nt) bekannt
sind, dazu benutzen, den experimentelen Faktor 1'Q im voraus für nachfolgende
Messungen zu bestimmen. Tatsächlich wird dies aber in der Regel nicht durch eine
Solche externe Kalorierung getan, da der Fluß Q zeilich etwas schwankt
90 Auswortung de Ionen Aücktrouspotren
In Abbildung B-3a ist angedeutet, daß die Signalhóhe mit falender Energie etwas
zunimmt. Dies kommt daher, weil der Streuwirkungsquerschnitt o(€) mit geringer
‘werdender Teichenenergie (wachsender Eindringtiefe) leicht ansteigt
In Abbildung B-3b müssen die Projekte durch einen dünnen Goldfim bevor sie auf
das NaCi-Substat treffen. Der Energieverlust auf dem Hin- und Rückweg durch die
@old-Schicht zeigt sich darin, daß die "Kanten" des Chlor- wie des Natrium Signals zu
kleineren Energiewerten hin verschoben sind. Die ausmeßbare Fläche AÁU unter dem
Gold-Peak ist proportional zum experimentellen Faktor 1:Q , dem Streuwirkungs-
querschnitt oÂU(E) und der gesuchten Atombelegung (Nt)*4. Andererseits steckt der
Faktor 1°Q auch in der Formel für die Signaihöhe en der Chiorkante. Dies reduziert
die Bestimmung der Atombelegung auf die Ermitlung des Streuwirkungsquerschnits
vor der Rückstreuung durch die Chloratome des Substrats.
Abbildung B-4 zeigt gemessene RBS-Spektren von Goldfimen auf NaCl-Kristallen,
Einstrahiungsenergie Ey , Streugeometie (9, 8,) und Detektoreinstellung (Detektor
postion und Energiebreite « eines Kanals) waren in allen drei Fallen gleich und
bekannt.
Die Komplexität der Messwert-Bearbeitung nimmt von B-4a nach B-4e hin zu. Läßt
sich B-4a noch mit der "Oberflächenenergie-Näherung" auswerten, erfordert B-4b
bereits die "symmetrische Durchschnittsenergie-Naherung’. Im Beispiel von B-4c
schließlich muß ein Rekursionsalgorihmus benutzt werden (der auch zur Auswertung
der anderen Spektren benutzt werden kann). Ale drei Fäle werden im folgenden kurz
behandelt. Eine Darstellung der ersten beiden Fale findet man in der Standarditeratur
[Chuza]
In Abbildung B-4a führte eine sehr dünne Goldschicht (4 nm) zu einem gut auswer-
baren Spektrum. Die Unschäre der Chlorkant ist im wesentichen epperatv, zu
einem geringeren Teil durch das Vorlegen von zwei Chiorsctopen (ci, 9)
bodingt Die Ablesung von E, erfolg (wi algemein üblich) auf halbor Höhe der
stelen Flanke, de Signahöhe HO ergibt sich aus dem Schntipunkt einer Senk-
rechten in E,°! mit der Ausglichsgeraden des Chioc-Pateaus. Di Projkilonorgio
Ey" vor dem Sto8 mit den Chioratomen an der Oberfläche ist geringfügig kleiner als
Eg , da dio dünne Goldschicht durchquert werden mußte. In guter Näherung setzt
man: Ey =E,@/K@. Für die Ermittlung der Goldatome pro cm? genügen in
diesem Fall die Bestimmungsglichungen der "Oborfächennäherung” (siehe
Gleichungen 48 und 3:38 aus (Chuza):
In Abbildung B-3a ist angedeutet, daß die Signalhóhe mit falender Energie etwas
zunimmt. Dies kommt daher, weil der Streuwirkungsquerschnitt o(€) mit geringer
‘werdender Teichenenergie (wachsender Eindringtiefe) leicht ansteigt
In Abbildung B-3b müssen die Projekte durch einen dünnen Goldfim bevor sie auf
das NaCi-Substat treffen. Der Energieverlust auf dem Hin- und Rückweg durch die
@old-Schicht zeigt sich darin, daß die "Kanten" des Chlor- wie des Natrium Signals zu
kleineren Energiewerten hin verschoben sind. Die ausmeßbare Fläche AÁU unter dem
Gold-Peak ist proportional zum experimentellen Faktor 1:Q , dem Streuwirkungs-
querschnitt oÂU(E) und der gesuchten Atombelegung (Nt)*4. Andererseits steckt der
Faktor 1°Q auch in der Formel für die Signaihöhe en der Chiorkante. Dies reduziert
die Bestimmung der Atombelegung auf die Ermitlung des Streuwirkungsquerschnits
vor der Rückstreuung durch die Chloratome des Substrats.
Abbildung B-4 zeigt gemessene RBS-Spektren von Goldfimen auf NaCl-Kristallen,
Einstrahiungsenergie Ey , Streugeometie (9, 8,) und Detektoreinstellung (Detektor
postion und Energiebreite « eines Kanals) waren in allen drei Fallen gleich und
bekannt.
Die Komplexität der Messwert-Bearbeitung nimmt von B-4a nach B-4e hin zu. Läßt
sich B-4a noch mit der "Oberflächenenergie-Näherung" auswerten, erfordert B-4b
bereits die "symmetrische Durchschnittsenergie-Naherung’. Im Beispiel von B-4c
schließlich muß ein Rekursionsalgorihmus benutzt werden (der auch zur Auswertung
der anderen Spektren benutzt werden kann). Ale drei Fäle werden im folgenden kurz
behandelt. Eine Darstellung der ersten beiden Fale findet man in der Standarditeratur
[Chuza]
In Abbildung B-4a führte eine sehr dünne Goldschicht (4 nm) zu einem gut auswer-
baren Spektrum. Die Unschäre der Chlorkant ist im wesentichen epperatv, zu
einem geringeren Teil durch das Vorlegen von zwei Chiorsctopen (ci, 9)
bodingt Die Ablesung von E, erfolg (wi algemein üblich) auf halbor Höhe der
stelen Flanke, de Signahöhe HO ergibt sich aus dem Schntipunkt einer Senk-
rechten in E,°! mit der Ausglichsgeraden des Chioc-Pateaus. Di Projkilonorgio
Ey" vor dem Sto8 mit den Chioratomen an der Oberfläche ist geringfügig kleiner als
Eg , da dio dünne Goldschicht durchquert werden mußte. In guter Näherung setzt
man: Ey =E,@/K@. Für die Ermittlung der Goldatome pro cm? genügen in
diesem Fall die Bestimmungsglichungen der "Oborfächennäherung” (siehe
Gleichungen 48 und 3:38 aus (Chuza):
Auswortung dor onen Aücktreuspetrn et
= = a
En
Em ia
fu Sa a
E titanio
a b
100.84 = if
RBS - Rückstrauspoktren ~
Projektio: Het en
Einstrahlenergle: ee
Strouwinke: © é
» Em
Proben: Gold auf NaCl
a) Z= 28% ; t= 4m
b) Z= 100% ; t= nm
9 Z<100% } t= Sam a
c
Für ie Fläche unter dem Gold-Peak aß sich angeben:
(ny
AM = 00 AMES)
os
= = a
En
Em ia
fu Sa a
E titanio
a b
100.84 = if
RBS - Rückstrauspoktren ~
Projektio: Het en
Einstrahlenergle: ee
Strouwinke: © é
» Em
Proben: Gold auf NaCl
a) Z= 28% ; t= 4m
b) Z= 100% ; t= nm
9 Z<100% } t= Sam a
c
Für ie Fläche unter dem Gold-Peak aß sich angeben:
(ny
AM = 00 AMES)
os
92 ‘Auswortung der lonon Akstreuspoktan
Für dio Signalhóhe der Chlorkante git:
je ara: E
Leo cos 8,
‚Damit folgt für die Atombelegung:
0
ou a « ME)
HE ANE) es
Zur Harkuni er Parameter:
we
Ho
gemessene Fläche unter dem Goid-Peak
gemessene Signalhóhe der Chiorkante
Energiebreite des Detektors (vorher geeicht)
EC) = Sreuquerschnit des Elements 1 (zu dan emititen Energion
+ D >
{el = berechneter Abbremsfaktor (stopping cross section factor” in
(der Oberlächennäherung (siehe z.B. {Chu78, S.63])
In Abbidung B-4b legt ine dicke Goldschicht (38 nm) auf dem Substrat. Dis führt
dazu, daß Chlor- und Natrumkente sehr vel stärker ls in Abb. B-4e zu klineren
‚Energien verschoben werden. Immerhin läßt sich die Chlorkante noch relativ gut er-
kennen, sodaß E, und HOLE ©) entnommen werden können. Wagen der Dicke
der Goldschicht muß die Bremswirkung auf de Projekte berücksichtigt werden, die
von Chleretomen rückgestreut werden. Zur Berechnung des mitleren Abbrems-
faktors [ € ] findet deshalb die "symmetrische Durchschnitsenergie-Naherung”
Anwendung.
In Abbildung B-4c liegt ebenfalls eine dicke Goldschicht auf dem NaCl-Substrat; Ihre
mitiere Dicke entspricht der in Abb. 8-40. Chior- und Natriumkante sind nicht mehr
Her zu erkennen. Während die hochenergetische Flanke der Goldpeaks (rechts in der
‘Auftragung) in allen drei Beispielen bei der gleichen Kanalnummer erscheint, zieht
sich die Chlorkante in Abb. B-4o von Kanalnummer 400 bis hinauf nach 460 (dem
Wert für die nur dünn bedeckte Oberfliche in Abb. Ba).
Die folgende Situation ist in Abbildung B-3c schematisch dargestelt: Da die Ober-
lâche von Insein bedeckt st treffen stellenweise Projekte bereits auf Substratatome,
Für dio Signalhóhe der Chlorkante git:
je ara: E
Leo cos 8,
‚Damit folgt für die Atombelegung:
0
ou a « ME)
HE ANE) es
Zur Harkuni er Parameter:
we
Ho
gemessene Fläche unter dem Goid-Peak
gemessene Signalhóhe der Chiorkante
Energiebreite des Detektors (vorher geeicht)
EC) = Sreuquerschnit des Elements 1 (zu dan emititen Energion
+ D >
{el = berechneter Abbremsfaktor (stopping cross section factor” in
(der Oberlächennäherung (siehe z.B. {Chu78, S.63])
In Abbidung B-4b legt ine dicke Goldschicht (38 nm) auf dem Substrat. Dis führt
dazu, daß Chlor- und Natrumkente sehr vel stärker ls in Abb. B-4e zu klineren
‚Energien verschoben werden. Immerhin läßt sich die Chlorkante noch relativ gut er-
kennen, sodaß E, und HOLE ©) entnommen werden können. Wagen der Dicke
der Goldschicht muß die Bremswirkung auf de Projekte berücksichtigt werden, die
von Chleretomen rückgestreut werden. Zur Berechnung des mitleren Abbrems-
faktors [ € ] findet deshalb die "symmetrische Durchschnitsenergie-Naherung”
Anwendung.
In Abbildung B-4c liegt ebenfalls eine dicke Goldschicht auf dem NaCl-Substrat; Ihre
mitiere Dicke entspricht der in Abb. 8-40. Chior- und Natriumkante sind nicht mehr
Her zu erkennen. Während die hochenergetische Flanke der Goldpeaks (rechts in der
‘Auftragung) in allen drei Beispielen bei der gleichen Kanalnummer erscheint, zieht
sich die Chlorkante in Abb. B-4o von Kanalnummer 400 bis hinauf nach 460 (dem
Wert für die nur dünn bedeckte Oberfliche in Abb. Ba).
Die folgende Situation ist in Abbildung B-3c schematisch dargestelt: Da die Ober-
lâche von Insein bedeckt st treffen stellenweise Projekte bereits auf Substratatome,
‘Auswortung der lonomücktreuspoktrn ES
‘ohne vorher beim Durchqueren von Goldparikeln Energie verloren zu haben. Als
Folge "weicht" die Chiorkante auf. Ein solches Diagramm ließe sich per Computer.
simulation auswerten, allerdings ist dies im voriegenden Fall nicht erforderich, zieht
man eine relativ eintache Überlegung hinzu:
‘Ale Teilchen mit der gleichen Energie knapp oberhalb von E;N® (Bt sich im vor-
hinein berechnen) haben den gleichen Energieverlust AE: eritten und wurden von
Cioratomen zurückgestreut. Dabei spielt keine nennenwerte Role, ob der Energie-
Verlust Überwiegend in der Goldschicht odor im Substrat aufgetreten ist; wichtig it
aber, daß Teilchen dieser Energie noch nicht von Nalrlumatomen zurückgestreut
wurden. Für diese Projekile läßt sich der zugehörige Streuquerschnit (Ey)
errechnen, wenn der Energleverlut (ekurs) ermitelt wurde: Ey! = Ey - ME:
Die Höhe des Chlor-Signals an dieser Stelle knapp oberhalb von E,N ist dann
solange ein zuverlässiges Maß für die Chiorbelegung, wie die Abbremsung der
Projekile durch Goldpartkel auf der Oberfläche noch nicht dazu geführt hat, daß
Chloratome an der Substratoberfäche mit geringerer Energie als E,Na zurück“
streuen. Andernfalls befänden sich "Löcher" im "Chlor-Horizont', den man sich durch
Chloratome dargestelt denken kann, die Projektie gleicher (detektierter) Energie
Zurückwerfen. Glücklicherweise bilden die Goldpartkel keine (hohen) "Spikes" auf der
‘Substratoberfiche, sondern besitzen im Gogontil eher kappenfórmige Gestalt, wie
aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen bekannt ist. Aus dem Profil des
Spektrums kann deshalb in der Regel abgeschätzt werden, ob die obengenannte
Bedingung noch erfült ist.
Abruf von Konstanten: e
M
1,4398: 10" MeV cm
Projektimasse (He: 4,0026)
Abruf von Materialdaten für Gold, Chior und Natrium:
Ordnungszahl der Targetatome
Targetmasse (Molmasse)
Ay = ¡eS Koeffizienten zur Berechnung der
stopping cross sections [Chu78,5.342]
N = "Atomdichter
‘ohne vorher beim Durchqueren von Goldparikeln Energie verloren zu haben. Als
Folge "weicht" die Chiorkante auf. Ein solches Diagramm ließe sich per Computer.
simulation auswerten, allerdings ist dies im voriegenden Fall nicht erforderich, zieht
man eine relativ eintache Überlegung hinzu:
‘Ale Teilchen mit der gleichen Energie knapp oberhalb von E;N® (Bt sich im vor-
hinein berechnen) haben den gleichen Energieverlust AE: eritten und wurden von
Cioratomen zurückgestreut. Dabei spielt keine nennenwerte Role, ob der Energie-
Verlust Überwiegend in der Goldschicht odor im Substrat aufgetreten ist; wichtig it
aber, daß Teilchen dieser Energie noch nicht von Nalrlumatomen zurückgestreut
wurden. Für diese Projekile läßt sich der zugehörige Streuquerschnit (Ey)
errechnen, wenn der Energleverlut (ekurs) ermitelt wurde: Ey! = Ey - ME:
Die Höhe des Chlor-Signals an dieser Stelle knapp oberhalb von E,N ist dann
solange ein zuverlässiges Maß für die Chiorbelegung, wie die Abbremsung der
Projekile durch Goldpartkel auf der Oberfläche noch nicht dazu geführt hat, daß
Chloratome an der Substratoberfäche mit geringerer Energie als E,Na zurück“
streuen. Andernfalls befänden sich "Löcher" im "Chlor-Horizont', den man sich durch
Chloratome dargestelt denken kann, die Projektie gleicher (detektierter) Energie
Zurückwerfen. Glücklicherweise bilden die Goldpartkel keine (hohen) "Spikes" auf der
‘Substratoberfiche, sondern besitzen im Gogontil eher kappenfórmige Gestalt, wie
aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen bekannt ist. Aus dem Profil des
Spektrums kann deshalb in der Regel abgeschätzt werden, ob die obengenannte
Bedingung noch erfült ist.
Abruf von Konstanten: e
M
1,4398: 10" MeV cm
Projektimasse (He: 4,0026)
Abruf von Materialdaten für Gold, Chior und Natrium:
Ordnungszahl der Targetatome
Targetmasse (Molmasse)
Ay = ¡eS Koeffizienten zur Berechnung der
stopping cross sections [Chu78,5.342]
N = "Atomdichter
ss Ausnertung dar onan cktreusperen
Eingabe von Messkonstanten: — Ey = Projektlenergie (vor dem Einfall)
Energiebreite des Detektorkanals
D = “Offset” des Detektors
8 = Laborstreuwinkel
9, = Winkel zwischen Oberflächennormale
und Primärstrehl
8, = 1807-0-8,
Eingabe von Messwerten: AU = Fläche unter dem Goldpeak
HO = Höhe des Chlorprofis im Kanal CH
CHC = Kanal, bei dem HO abgelesen wurde
Berechnung kinematischer Faktoren: Kar Koha
Berechnung der Rückstreuenergien: eu ed
Beginn der Rekursion. ——
Die Ermitlung der Partkelenergie E vor der Rückstreuung durch Chloratome (er-
forderlch zur korrekten Bestimmung von Abbremsfaktor und Streuquerschnitt dieser
Atome) wird rekursiv vorgenommen:
(Ee) EE ME; fy KE
beim ersten Durchlauf (n = 0) git:
Berechnung der Abbremsquerschnitte (‘stopping cross sections"):
AME) MEM). GE) GE). GE)» GED
Berechnung des a - Faktors (a
AE us / AE ; vorgl. [Chu78, S.55)):
GE) + E) cos 8
QE + ME 608 8,
Nahrung ford Energie E vor der Rückstreaung durch Chlor-Atome:
€ Ed of
oa Ka
Borechnung diferentialer Streuwirkungsquerschnite:
AE) à e)
Eingabe von Messkonstanten: — Ey = Projektlenergie (vor dem Einfall)
Energiebreite des Detektorkanals
D = “Offset” des Detektors
8 = Laborstreuwinkel
9, = Winkel zwischen Oberflächennormale
und Primärstrehl
8, = 1807-0-8,
Eingabe von Messwerten: AU = Fläche unter dem Goldpeak
HO = Höhe des Chlorprofis im Kanal CH
CHC = Kanal, bei dem HO abgelesen wurde
Berechnung kinematischer Faktoren: Kar Koha
Berechnung der Rückstreuenergien: eu ed
Beginn der Rekursion. ——
Die Ermitlung der Partkelenergie E vor der Rückstreuung durch Chloratome (er-
forderlch zur korrekten Bestimmung von Abbremsfaktor und Streuquerschnitt dieser
Atome) wird rekursiv vorgenommen:
(Ee) EE ME; fy KE
beim ersten Durchlauf (n = 0) git:
Berechnung der Abbremsquerschnitte (‘stopping cross sections"):
AME) MEM). GE) GE). GE)» GED
Berechnung des a - Faktors (a
AE us / AE ; vorgl. [Chu78, S.55)):
GE) + E) cos 8
QE + ME 608 8,
Nahrung ford Energie E vor der Rückstreaung durch Chlor-Atome:
€ Ed of
oa Ka
Borechnung diferentialer Streuwirkungsquerschnite:
AE) à e)
Auswortung de lonom-Rücktreuspktrn ss
Berechnung der Telichenabbremsung im Substrathristall durch inelastische Streuung
‘an Chlor- und Natriumatomen:
MOORE) = eM KE) + eNO KE)
Ds = GE) + MEA
Berechnung des Abbremsquerschnitts:
¡e
aca | ag) + E) ] + | OE + AG) ]
y
e
Für die Belegungsdichte (M ergibt sich schließlich:
ME) u
(Ny = N) 1+ ¿(Ny _—
q a) { KO] | Era
a its =e € aa) a)
MO AE) a CES
dobelistin symmetrische Näherung: = Ehe
nach dem n-ten Durchlauf ergibt sich: ne = nee. (AA
Ende der Rekursion
Dieser Algoritimus konvergiert schnell. Nach spätestens 3 Durchidufen sind die
Änderungen in der errechneten Atombelegung (NY. so Klin, daß abgebrochen
werden kann. Ein Rechenprogramm (Detektoreichung und Diagrammauswertung) für
den Taschenrechner Hewlett Packard HP41CX erforderte 1000 Programmzeilen (ca.
2K8) und 120 Datenspeicher. Einschließlich wiederholter Berechnung der meisten
energieabhängigen Faktoren wurden etwa 80 s Rechenzeit pro Diagramm benöiigt
Die Genauigkeit der so ermittelten Atombelogungon legt bei eva + 5%.
Berechnung der Telichenabbremsung im Substrathristall durch inelastische Streuung
‘an Chlor- und Natriumatomen:
MOORE) = eM KE) + eNO KE)
Ds = GE) + MEA
Berechnung des Abbremsquerschnitts:
¡e
aca | ag) + E) ] + | OE + AG) ]
y
e
Für die Belegungsdichte (M ergibt sich schließlich:
ME) u
(Ny = N) 1+ ¿(Ny _—
q a) { KO] | Era
a its =e € aa) a)
MO AE) a CES
dobelistin symmetrische Näherung: = Ehe
nach dem n-ten Durchlauf ergibt sich: ne = nee. (AA
Ende der Rekursion
Dieser Algoritimus konvergiert schnell. Nach spätestens 3 Durchidufen sind die
Änderungen in der errechneten Atombelegung (NY. so Klin, daß abgebrochen
werden kann. Ein Rechenprogramm (Detektoreichung und Diagrammauswertung) für
den Taschenrechner Hewlett Packard HP41CX erforderte 1000 Programmzeilen (ca.
2K8) und 120 Datenspeicher. Einschließlich wiederholter Berechnung der meisten
energieabhängigen Faktoren wurden etwa 80 s Rechenzeit pro Diagramm benöiigt
Die Genauigkeit der so ermittelten Atombelogungon legt bei eva + 5%.
96 Poripenbaugung an Kisten
© Röntgenbeugung an Kristalfimen
Die Bedeutung dünner Krstalime in der Mikroelektronik und als Oberflichenver-
‘gitung hat dazu geführt, daß diese Kstalfime seit etwa 10 Jahren verstärkt mit
Röntgenmethoden untersucht werden. Im Gegensatz zu zahlreichen anderen Ana-
Iysemethoden (Atzen, TEM, RBS, SIMS) sind Röntgenanalysen zerstörungsirei,
proben vergleichsweise große Fimvolumina und sind weitgehend automatisierbar. Im
folgenden wird versucht, einen kurzgefaßlen Úberbick über typische Fragestellungen
und Schwierigkeiten bei der Difraktometrie dünner Kritafiime zu geben.
Die Róntgenbeugungsanalyse dünner Fime unterscheidet sich hinsichtich Objekt
und Fragestellungen erhebich von der Pulverdifraktometrie wie von der Einkristal
difraktometie. Zwar lassen sich selbst stark texturbehaftete Fime - wie z.B. die
Goldfime dieser Arbeit - mit alteingeführten difraktometrischen Verfahren untersu-
‘chen, dennoch besteht ein Bedürinis nach Verfahren, dis auf die speziellen Proben-
eigenschaften besser Rücksicht nehmen.
©.1 Typische Fragestellungen
anne Kristaltime stellen durch ihre ausgefallenen Eigenschaften und wegen der
geforderten Aussagen eine Herausforderung an die Meßmethodik dar:
Tabelle C1 Herausforderungen an die Messtechnik
zur Untersuchung dünner Krstalfime
Substrat und Krisaliim bien meist eine Einheit
strukturelle Qualtät einkrstalin <-> polyksstalin
geringes Probenvolumen (ypisch: 5 mm x 5 mm x1 am)
gewünscht: hohe Ortsaufösung (lateral: um / Tiefe: nm)
gewünscht: hohe Winkelaufösung (oft < 0,001” erforderlich)
Beispiele für typische Fragestellungen bei der Róntgenanalyso dünner Kritalfime
nennt Tabelle C-2. Allerdings sind noch nicht ale dort aufgeführten Anwendungen
"Standard". Dementsprechend sind die MeBverfahren z.T. recht aufwendig und -
bedingt durch große apparative Fortschritte in den letzten Jahren - noch recht jung,
© Röntgenbeugung an Kristalfimen
Die Bedeutung dünner Krstalime in der Mikroelektronik und als Oberflichenver-
‘gitung hat dazu geführt, daß diese Kstalfime seit etwa 10 Jahren verstärkt mit
Röntgenmethoden untersucht werden. Im Gegensatz zu zahlreichen anderen Ana-
Iysemethoden (Atzen, TEM, RBS, SIMS) sind Röntgenanalysen zerstörungsirei,
proben vergleichsweise große Fimvolumina und sind weitgehend automatisierbar. Im
folgenden wird versucht, einen kurzgefaßlen Úberbick über typische Fragestellungen
und Schwierigkeiten bei der Difraktometrie dünner Kritafiime zu geben.
Die Róntgenbeugungsanalyse dünner Fime unterscheidet sich hinsichtich Objekt
und Fragestellungen erhebich von der Pulverdifraktometrie wie von der Einkristal
difraktometie. Zwar lassen sich selbst stark texturbehaftete Fime - wie z.B. die
Goldfime dieser Arbeit - mit alteingeführten difraktometrischen Verfahren untersu-
‘chen, dennoch besteht ein Bedürinis nach Verfahren, dis auf die speziellen Proben-
eigenschaften besser Rücksicht nehmen.
©.1 Typische Fragestellungen
anne Kristaltime stellen durch ihre ausgefallenen Eigenschaften und wegen der
geforderten Aussagen eine Herausforderung an die Meßmethodik dar:
Tabelle C1 Herausforderungen an die Messtechnik
zur Untersuchung dünner Krstalfime
Substrat und Krisaliim bien meist eine Einheit
strukturelle Qualtät einkrstalin <-> polyksstalin
geringes Probenvolumen (ypisch: 5 mm x 5 mm x1 am)
gewünscht: hohe Ortsaufösung (lateral: um / Tiefe: nm)
gewünscht: hohe Winkelaufösung (oft < 0,001” erforderlich)
Beispiele für typische Fragestellungen bei der Róntgenanalyso dünner Kritalfime
nennt Tabelle C-2. Allerdings sind noch nicht ale dort aufgeführten Anwendungen
"Standard". Dementsprechend sind die MeBverfahren z.T. recht aufwendig und -
bedingt durch große apparative Fortschritte in den letzten Jahren - noch recht jung,
Rönngenbeugung an Kisten 7
Tabollo 0-2 Anwendung von Róntgenbeugungsmethoden
zur Untersuchung von Krstalfimen
Bestimmung von. bei einkrist. Filmen bei polykrist, Fimen
Metrix =. Gitterkonstanten ‘= Gitorkonstan
absolut: 4d/d < 105" absolut die a 19
rolalv: Ad/d < 10° relaiv: Ad/d < 10%
= Giterfonianpassungen
imi) vee
= “Ubergiter-Perioden
Zusammensetzung = Stöchlometrie = Phasenenalyse
(iefenaufgelöst)
ista und Gesamtfimdicke = Gesamtfimdicke
Schichtdimensionen Einzelschichteicken Kristaltgrößen
bei Schichtpaketen |
riontirungs- = zwischen Substrat und = zwischen Substrat
beziehungen Kistlfim Cut) und Fümkrstalien
im Ktm
Orientierungsgrad
ikrodefekte = Deformationenund = Verspannungen
(Auswahl) Ausscheidungen = Stapeliehier
= Rauhigkett von Grenz-
Mächen
Industrielle Hersteller und Anwender dünner Kristalflme interessieren sich in der
[Regel kaum für die róntgenograptisch ermittelten Strukturparameter “an sich’. Mit
‚Ausnahme spezieller Mehrfachschichten für die Anwendung als Monochromatoren im
längerweligen Réntgenbereich bestimmen letztich andere (physikalische) Methoden,
ob ein Kritaliim (bzw. ein Bauelement) verwendber ist. Röntgenbeugungsmethoden.
dienen deshalb hier vor allem zwei Zielen:
1 der Prozessoptimierung bei Herstellung und Weiterverarbeitung von
Bauelementen aus krisalinem Materia,
= der Speziiziorung und Kontrolle defnirter Qualiätsmorkmale, die bei
Eingangs- und Ausgangskontrolen Verwendung finden.
Tabollo 0-2 Anwendung von Róntgenbeugungsmethoden
zur Untersuchung von Krstalfimen
Bestimmung von. bei einkrist. Filmen bei polykrist, Fimen
Metrix =. Gitterkonstanten ‘= Gitorkonstan
absolut: 4d/d < 105" absolut die a 19
rolalv: Ad/d < 10° relaiv: Ad/d < 10%
= Giterfonianpassungen
imi) vee
= “Ubergiter-Perioden
Zusammensetzung = Stöchlometrie = Phasenenalyse
(iefenaufgelöst)
ista und Gesamtfimdicke = Gesamtfimdicke
Schichtdimensionen Einzelschichteicken Kristaltgrößen
bei Schichtpaketen |
riontirungs- = zwischen Substrat und = zwischen Substrat
beziehungen Kistlfim Cut) und Fümkrstalien
im Ktm
Orientierungsgrad
ikrodefekte = Deformationenund = Verspannungen
(Auswahl) Ausscheidungen = Stapeliehier
= Rauhigkett von Grenz-
Mächen
Industrielle Hersteller und Anwender dünner Kristalflme interessieren sich in der
[Regel kaum für die róntgenograptisch ermittelten Strukturparameter “an sich’. Mit
‚Ausnahme spezieller Mehrfachschichten für die Anwendung als Monochromatoren im
längerweligen Réntgenbereich bestimmen letztich andere (physikalische) Methoden,
ob ein Kritaliim (bzw. ein Bauelement) verwendber ist. Röntgenbeugungsmethoden.
dienen deshalb hier vor allem zwei Zielen:
1 der Prozessoptimierung bei Herstellung und Weiterverarbeitung von
Bauelementen aus krisalinem Materia,
= der Speziiziorung und Kontrolle defnirter Qualiätsmorkmale, die bei
Eingangs- und Ausgangskontrolen Verwendung finden.
98 Rontgenbougung an salame
c2 Róntgenbeugung an dünnen Kristalfilmon
Bedenkt man die einen Wikungsquerschnite baw. ie großen freien Weglängen der
Röntgenphotonen (Gpgagen= 102°. 108, ronan (100 KEV) = 102. 1017 m?
[Schus7), dann mag die Röntgendifraktometie an Schichten, die werigor als 1m
(ck sind, wenig aussichtsreich erscheinen. Befindet sich die dünne Schicht zusätzlich
noch auf rem Substrat, dann kann das schwache Me8signal aus der Schicht leicht
durch Signale oder Streustrahlung aus dem Substrat überlagert werden.
‘Das Signal/Rausch - Verhältnis durch geaignete Wahl experimenteller Parameter zu
optimieren ist deshalb von großer Bedeutung. Die wichtigsten "Einzelkomponenten
biorzu sind
=_ cine Rüntgenquell hoher Brilianz, um starke MeBsignalo zu erhalten,
= Monochromatoren und (Soller) Schitzblenden, um Streustrahlung zu
minimieren und als Voraussetzung für eine erfolgreiche Retlexseparation,
= hochauflösende Winkelverstellung und Winkelmessung, um die entschei-
denden Moßgrößen mit hoher Präzision / Genauigkeit zu erfassen,
= "effiziente" Röntgendetektoren,
=. eine geeignete" Probenhalterung mit mehreren Freiheitsgraden.
Je nach Fragestellung ergeben sich andere Ziegrößen und es werden andere Meß-
Strategien erforderlich. Dementsprechend finden unterschiedliche Meßgeometrien
und MeBaufbauten Anwendung.
C21 Róntgenanalyse einkristaliner Filme
Zur strukturelion Analyse einkristliner Fime existieren zahlreiche geeignete Meß-
verfahren. Die Schwierigkeiten liegen hier derzeit wohl mehr auf Seiten der Interpre-
tation gemessener Beugungsmuster (.B. mit Hife von Computersimulationen),
Orientierung und (reziproke) Metrk enkristliner Kitalfime lassen sich bequem mit
Hife der Buerger-Precession-Kamera [Buerá4, Buer64] veranschaulichen. In
Rückstrahitechnik ist es nicht einmal erforderlich, den Kristalfim vom Substrat
abzulösen, wie Bettini & Brandt (Bett79} erstmals gezeigt haben. Epitaktische
Beziehungen bei einer Vielzahl von Aufwachssystemen untersuchten erst kürzlich
Staudenmann & Homing [Stau87, Hom87]. Die gewonnenen Aussagen sind
Überwiegend qualitativer Art. Zwilinge und Stapelfehler im Kristalfim sind mit dieser
c2 Róntgenbeugung an dünnen Kristalfilmon
Bedenkt man die einen Wikungsquerschnite baw. ie großen freien Weglängen der
Röntgenphotonen (Gpgagen= 102°. 108, ronan (100 KEV) = 102. 1017 m?
[Schus7), dann mag die Röntgendifraktometie an Schichten, die werigor als 1m
(ck sind, wenig aussichtsreich erscheinen. Befindet sich die dünne Schicht zusätzlich
noch auf rem Substrat, dann kann das schwache Me8signal aus der Schicht leicht
durch Signale oder Streustrahlung aus dem Substrat überlagert werden.
‘Das Signal/Rausch - Verhältnis durch geaignete Wahl experimenteller Parameter zu
optimieren ist deshalb von großer Bedeutung. Die wichtigsten "Einzelkomponenten
biorzu sind
=_ cine Rüntgenquell hoher Brilianz, um starke MeBsignalo zu erhalten,
= Monochromatoren und (Soller) Schitzblenden, um Streustrahlung zu
minimieren und als Voraussetzung für eine erfolgreiche Retlexseparation,
= hochauflösende Winkelverstellung und Winkelmessung, um die entschei-
denden Moßgrößen mit hoher Präzision / Genauigkeit zu erfassen,
= "effiziente" Röntgendetektoren,
=. eine geeignete" Probenhalterung mit mehreren Freiheitsgraden.
Je nach Fragestellung ergeben sich andere Ziegrößen und es werden andere Meß-
Strategien erforderlich. Dementsprechend finden unterschiedliche Meßgeometrien
und MeBaufbauten Anwendung.
C21 Róntgenanalyse einkristaliner Filme
Zur strukturelion Analyse einkristliner Fime existieren zahlreiche geeignete Meß-
verfahren. Die Schwierigkeiten liegen hier derzeit wohl mehr auf Seiten der Interpre-
tation gemessener Beugungsmuster (.B. mit Hife von Computersimulationen),
Orientierung und (reziproke) Metrk enkristliner Kitalfime lassen sich bequem mit
Hife der Buerger-Precession-Kamera [Buerá4, Buer64] veranschaulichen. In
Rückstrahitechnik ist es nicht einmal erforderlich, den Kristalfim vom Substrat
abzulösen, wie Bettini & Brandt (Bett79} erstmals gezeigt haben. Epitaktische
Beziehungen bei einer Vielzahl von Aufwachssystemen untersuchten erst kürzlich
Staudenmann & Homing [Stau87, Hom87]. Die gewonnenen Aussagen sind
Überwiegend qualitativer Art. Zwilinge und Stapelfehler im Kristalfim sind mit dieser
Röntgenbsugung an Kisten 99
Technik in gewissem Umfang erkennbar, komplizieren alerdings die Auswertung und
begrenzen damit den Einsatzbereich. Dieses einfach auszuwertende Fimverfahren ist
als schnelle zerstorungsfreie Methode geeignet festzustellen, ob ein Kristalfim das
Atribut "einkristalin' beanspruchen dart
Quantitative Aussagen zu Metik, Zusammensetzung und Schichteicken epiaktischer
Fime erfordern in der Regel hochauflösende Ditraktometer. Die Rellexionsprofle
(CRockingkurven') perfekter Einkristale und eptaklischer Schichten sind nur wenige
Winkoisekunden breit. Geringste Änderungen in der Giterkonstante aufgrund
verschiedenstor Prozesse (Difusion, Implantation etc) lassen sich feststlen, wenn
die Winkelaufösung des Systems genügend gut ist. Experimentelle Rockingkurven
werden aleraings durch Primärstrahläergenz und natürliche Breite der Spoktrlinio
stark verbreitet. Durch mehrfache Bragg-Reflesion vor Erreichen der Probe wird der
Primärstrahl deshalb meist "kondileriert‘. Primárstradiwergenz und. spektrale
Linienbrete lassen sich so um mehrere Größenordnungen reduzieren [DuMo37}
Bei der Präzisionsbestimmung von Gitterkonstanten nach der Bond-Methode
[Bond60] wie bei der Bestimmung von Giterfehlanpassungen per w-Scan (siehe z.B.
[Slus87)) hat sich der von Bartels [Bart88) entwickelte 4-Kristal-Monochromator
‚mitlerweile durchgesetzt, well umstándiches Entfaten (unsymmetrischer) Reflex-
‘onskurven eng benachbarter Schicht- und Substratpeaks meist entfält. Bei relativ
dicken Einzeischichten läßt sich die Gittereblanpassung - und damit mitelbar die
Zusammensetzung - der Separation von Schicht und Substratpeak entnehmen.
Vorsicht ist Jedoch angebracht: Schichtverkippungen relatv zum Substrat sind häufig
und können, falls unbemerkt, das Ergebnis erheblich verfälschen [Tann88, Rals89],
Bei relalv dünnen Schichten (<0,5um) können darüber hinaus sogenannte
"öynamische" Effekte die Peakseparation beeinflussen [Fews89].
Künstiche “Obergitter und Mehrlachschichtstrukturen ergeben 2.T. komplizierte
Reitexionsprofie. Von wenigen einfachen Fragestellungen abgesehen erfordert eine
Analyse in der Regel die Anwendung der Dynamische Theorie der Röntgenbeugung.
Dies bedeutet, daß gemessene Proflverläufe in der Umgebung reguiärer Braggpeaks
per Computersimulation angefitet werden müssen, um gesuchte Strukturparameter
zu 'verfeinern” [Hal84, Bart8S, Bart87, Bens87, Baum88]
Röntgentechniken bei streifendem Einfall in der Nähe der Totalrefexion haben
gezeigt, daß sogar Schichten von wenigen Atomlagen Dicke analysiert werden
können [ParıS4, Wain60, Marr79, Segm85, Leng87, Brüh88, Pons88.
Technik in gewissem Umfang erkennbar, komplizieren alerdings die Auswertung und
begrenzen damit den Einsatzbereich. Dieses einfach auszuwertende Fimverfahren ist
als schnelle zerstorungsfreie Methode geeignet festzustellen, ob ein Kristalfim das
Atribut "einkristalin' beanspruchen dart
Quantitative Aussagen zu Metik, Zusammensetzung und Schichteicken epiaktischer
Fime erfordern in der Regel hochauflösende Ditraktometer. Die Rellexionsprofle
(CRockingkurven') perfekter Einkristale und eptaklischer Schichten sind nur wenige
Winkoisekunden breit. Geringste Änderungen in der Giterkonstante aufgrund
verschiedenstor Prozesse (Difusion, Implantation etc) lassen sich feststlen, wenn
die Winkelaufösung des Systems genügend gut ist. Experimentelle Rockingkurven
werden aleraings durch Primärstrahläergenz und natürliche Breite der Spoktrlinio
stark verbreitet. Durch mehrfache Bragg-Reflesion vor Erreichen der Probe wird der
Primärstrahl deshalb meist "kondileriert‘. Primárstradiwergenz und. spektrale
Linienbrete lassen sich so um mehrere Größenordnungen reduzieren [DuMo37}
Bei der Präzisionsbestimmung von Gitterkonstanten nach der Bond-Methode
[Bond60] wie bei der Bestimmung von Giterfehlanpassungen per w-Scan (siehe z.B.
[Slus87)) hat sich der von Bartels [Bart88) entwickelte 4-Kristal-Monochromator
‚mitlerweile durchgesetzt, well umstándiches Entfaten (unsymmetrischer) Reflex-
‘onskurven eng benachbarter Schicht- und Substratpeaks meist entfält. Bei relativ
dicken Einzeischichten läßt sich die Gittereblanpassung - und damit mitelbar die
Zusammensetzung - der Separation von Schicht und Substratpeak entnehmen.
Vorsicht ist Jedoch angebracht: Schichtverkippungen relatv zum Substrat sind häufig
und können, falls unbemerkt, das Ergebnis erheblich verfälschen [Tann88, Rals89],
Bei relalv dünnen Schichten (<0,5um) können darüber hinaus sogenannte
"öynamische" Effekte die Peakseparation beeinflussen [Fews89].
Künstiche “Obergitter und Mehrlachschichtstrukturen ergeben 2.T. komplizierte
Reitexionsprofie. Von wenigen einfachen Fragestellungen abgesehen erfordert eine
Analyse in der Regel die Anwendung der Dynamische Theorie der Röntgenbeugung.
Dies bedeutet, daß gemessene Proflverläufe in der Umgebung reguiärer Braggpeaks
per Computersimulation angefitet werden müssen, um gesuchte Strukturparameter
zu 'verfeinern” [Hal84, Bart8S, Bart87, Bens87, Baum88]
Röntgentechniken bei streifendem Einfall in der Nähe der Totalrefexion haben
gezeigt, daß sogar Schichten von wenigen Atomlagen Dicke analysiert werden
können [ParıS4, Wain60, Marr79, Segm85, Leng87, Brüh88, Pons88.
100 Rörtgenbsugung an Kisiatimon.
Die (ortsaufgolósto) Untersuchung mikroskopischer Deformationen und Relaxati-
Conseffekte in Kristalfimen und Substraten soll hier nur erwähnt werden [Hous80,
MuraB2, Segmäß).
C22 Róntger
alyse texturlerter Kristalfiimo.
Bei der Analyse polykristaliner dünner Filme sind oft ausgeprägte Texturen zu
“überwinden', bevor strukturelle Informationen (Metik, Kristalitgröße) erhalten wer-
‘den, oder auch "nur" die eindoutige Identifikation kristaliner Phasen möglich wird.
Jo nach Herstellungsvorfahren des polykistalinen Films, sind mehr oder weniger
starke Vorzugsorientierungen oft die Regel. Bei der Phasenanalyse wirken sich diese
meist außerordentlich störend aus (su). Vergessen wird dabei manchmal, daß die
Orienterungsvertelung der Kcistalite ein wertvoler Indikator für den Prozessverlauf
sein kann. Nach Ausführungen zur Texturanalyse dünner Filme und einem Überblick
über einige MeBgeometrien werden Anforderungen an Meßapparaturen zur Textur-
und Phasenanalyse dünner texturierterFime formulert.
C221 Texturanalyse
In den meisten polykristalinen Materialien sind die Kristalite nicht vôlig statistisch
orienter. Berets während der Kristallisation komm es oft im Zusammenwirken ver-
schiedenster Kräfte zu Vorzugsorientierungen, der Textur‘. Mit Vorzugsorientionun-
gen verknüpft sind oft beträchtliche Änderungen richtungsabhängiger Material:
eigenschaften verglichen mit untexturiertem Material (z.B. Verformbarkeit, Magnet-
sierbarkei). Die (Röntgen-) Texturanalyse ist dementsprechend in der Metallkunde
eine eingeführte quantitative Analysetechnik bei der Erfolgskontrolle mechanischer
oder thermischer Materialbehandlungen. Die Messprozeduren sind für diese
‘Anwendungen zT. bis hin zur Erstellung der “Orientierungsvertellungstunktion*
automatisiert [Deck48, Schu49, Cuil78, Barr80, Bung8t, Bung84).
Die Texturanalyse dünner Fime beschränkte sich dagegen meist auf die (qualitative)
Analyse von TEM-Beugungsbildem. Róntgenograptísche Verfahren wurden nur
vereinzelt eingesetzt und meist war nur eine qualitative Aussage gefragt [GMS
(8.444), KehoS7, Brin63, Hars66, Wedi68, WINSS, WaI7S, Wiss82, Horr85]. Einen
Überbick über den Erkenntnisstand zur Textur dünner Fime geben die Arbeiten von
Pashley [Pash65], Stowell [Stow68], Vook [Vook7S] und Ickert & Schneider [Icke83
(kop. 7. 8)
Die (ortsaufgolósto) Untersuchung mikroskopischer Deformationen und Relaxati-
Conseffekte in Kristalfimen und Substraten soll hier nur erwähnt werden [Hous80,
MuraB2, Segmäß).
C22 Róntger
alyse texturlerter Kristalfiimo.
Bei der Analyse polykristaliner dünner Filme sind oft ausgeprägte Texturen zu
“überwinden', bevor strukturelle Informationen (Metik, Kristalitgröße) erhalten wer-
‘den, oder auch "nur" die eindoutige Identifikation kristaliner Phasen möglich wird.
Jo nach Herstellungsvorfahren des polykistalinen Films, sind mehr oder weniger
starke Vorzugsorientierungen oft die Regel. Bei der Phasenanalyse wirken sich diese
meist außerordentlich störend aus (su). Vergessen wird dabei manchmal, daß die
Orienterungsvertelung der Kcistalite ein wertvoler Indikator für den Prozessverlauf
sein kann. Nach Ausführungen zur Texturanalyse dünner Filme und einem Überblick
über einige MeBgeometrien werden Anforderungen an Meßapparaturen zur Textur-
und Phasenanalyse dünner texturierterFime formulert.
C221 Texturanalyse
In den meisten polykristalinen Materialien sind die Kristalite nicht vôlig statistisch
orienter. Berets während der Kristallisation komm es oft im Zusammenwirken ver-
schiedenster Kräfte zu Vorzugsorientierungen, der Textur‘. Mit Vorzugsorientionun-
gen verknüpft sind oft beträchtliche Änderungen richtungsabhängiger Material:
eigenschaften verglichen mit untexturiertem Material (z.B. Verformbarkeit, Magnet-
sierbarkei). Die (Röntgen-) Texturanalyse ist dementsprechend in der Metallkunde
eine eingeführte quantitative Analysetechnik bei der Erfolgskontrolle mechanischer
oder thermischer Materialbehandlungen. Die Messprozeduren sind für diese
‘Anwendungen zT. bis hin zur Erstellung der “Orientierungsvertellungstunktion*
automatisiert [Deck48, Schu49, Cuil78, Barr80, Bung8t, Bung84).
Die Texturanalyse dünner Fime beschränkte sich dagegen meist auf die (qualitative)
Analyse von TEM-Beugungsbildem. Róntgenograptísche Verfahren wurden nur
vereinzelt eingesetzt und meist war nur eine qualitative Aussage gefragt [GMS
(8.444), KehoS7, Brin63, Hars66, Wedi68, WINSS, WaI7S, Wiss82, Horr85]. Einen
Überbick über den Erkenntnisstand zur Textur dünner Fime geben die Arbeiten von
Pashley [Pash65], Stowell [Stow68], Vook [Vook7S] und Ickert & Schneider [Icke83
(kop. 7. 8)
Rontgenbougung an Krstaltinen 101
Neue technologisch wichtige Anwendungen dürfte die Textumessung in der
Prozesskontrolle bei der Herstellung Ohm'scher und Schottky Kontakte in der GaAs:
VLSI [LeLa78, Chen82, Leun83, Chungs], der Abscheidung von Schichten für die
magnetische Senkrechtspeicherung [Pei87] und von CVD-Diamantschichten
gewinnen [Wid89, WId90]. Dazu wird es zT. erforderich sein, die Textur des Kristal:
fims und der Reaktionsprodukte quanttativ zu erfassen.
Tatsächlich wurde bereits im Jahre 1960 von Brine & Young [Briné0] auf cie Még-
lichkeit hingewiesen, Texturen dinner Filme mit einem automatischen 4-Kreis-Dit
{raktometer quanttativ zu vermessen. In dieser fast vergessenen Arbeit findet sich
auch ein beachtenswerter Vergleich der Möglichkeiten einiger elektronenmikrosko-
pischer und röntgenographischer Methoden. Seither wurden verschiedentich Vor-
schläge zu einer quanttativen Röntgentexturanalyso dünner Schichten gemacht
[Mites, Schwe8]. Durchsetzen konnten sich diese Verfahren nicht, weil die damals.
verfügbaren Difraktometer und auch die Auswerteverfahren den Eigenheiten dünner
Kritalfiime zuwenig Rechnung trugen.
Praktisch ale Röntgentexturmessungen werden mit Geräten auf der Basis von
Schulz Geometion [Schuß] durchgeführt. Die Untersuchung dünner Schichten mit
diesen Difraktometern st alereings mit beachtichen epperatven Einschränkungen
verbunden. So führt die relaiw große Primärstrahkivergenz in Verbindung mit einer
ebensogroëen Detektorakzoplanz (cin Charakerstkum der Bragg-Brontano-
Ditraktometer [Bragg2t, Brend6)) dazu, daß Reflese von Substrat und Fim
‘geometrsch nicht immer ausreichend getrennt worden können. Bereits in den SDer
Jahren wurden zahireiche meBtechnische Verbesserungen vorgeschlagen, die
diesem Mangel abhelien sollen (siche zB. [LangS5, Langse]). Viele dieser
Vorschläge wurden damals aus Mangel an guten Monochromatorkitalen bzw.
fehiendenferigungstechnischen Möglichkeiten nicht weiter veroit
In den letzten Jahren jedoch hat sich die Röntgendifraktometrie in apparativer
Hinsicht, wie auch auf der theoretischen Seite beachtlich weiterentwickelt:
+ starke Róntgenquellen (Drehanoden, Synchrotron) sind fast üboral verfügbar.
= gekrümmte Germanium-Monochromatoren stellen die erforderliche Primarstraht
dvergenz "beret, verbessem das Signal / Rausch-Verhätnis (Reduzierung der
Bremsstrahlung) und beseitigen die Ka, - Komponente,
= die freie Programmierbarkeit computergesteuerter 4-Krels-Goniometer erlaubt
auch ausgefallene Meßprozeduren [Bung@4]. Würde man etwa feststellen, daß
die Poldichte um bestimmte Richtungen herum empfindlich mit gewünschten
Neue technologisch wichtige Anwendungen dürfte die Textumessung in der
Prozesskontrolle bei der Herstellung Ohm'scher und Schottky Kontakte in der GaAs:
VLSI [LeLa78, Chen82, Leun83, Chungs], der Abscheidung von Schichten für die
magnetische Senkrechtspeicherung [Pei87] und von CVD-Diamantschichten
gewinnen [Wid89, WId90]. Dazu wird es zT. erforderich sein, die Textur des Kristal:
fims und der Reaktionsprodukte quanttativ zu erfassen.
Tatsächlich wurde bereits im Jahre 1960 von Brine & Young [Briné0] auf cie Még-
lichkeit hingewiesen, Texturen dinner Filme mit einem automatischen 4-Kreis-Dit
{raktometer quanttativ zu vermessen. In dieser fast vergessenen Arbeit findet sich
auch ein beachtenswerter Vergleich der Möglichkeiten einiger elektronenmikrosko-
pischer und röntgenographischer Methoden. Seither wurden verschiedentich Vor-
schläge zu einer quanttativen Röntgentexturanalyso dünner Schichten gemacht
[Mites, Schwe8]. Durchsetzen konnten sich diese Verfahren nicht, weil die damals.
verfügbaren Difraktometer und auch die Auswerteverfahren den Eigenheiten dünner
Kritalfiime zuwenig Rechnung trugen.
Praktisch ale Röntgentexturmessungen werden mit Geräten auf der Basis von
Schulz Geometion [Schuß] durchgeführt. Die Untersuchung dünner Schichten mit
diesen Difraktometern st alereings mit beachtichen epperatven Einschränkungen
verbunden. So führt die relaiw große Primärstrahkivergenz in Verbindung mit einer
ebensogroëen Detektorakzoplanz (cin Charakerstkum der Bragg-Brontano-
Ditraktometer [Bragg2t, Brend6)) dazu, daß Reflese von Substrat und Fim
‘geometrsch nicht immer ausreichend getrennt worden können. Bereits in den SDer
Jahren wurden zahireiche meBtechnische Verbesserungen vorgeschlagen, die
diesem Mangel abhelien sollen (siche zB. [LangS5, Langse]). Viele dieser
Vorschläge wurden damals aus Mangel an guten Monochromatorkitalen bzw.
fehiendenferigungstechnischen Möglichkeiten nicht weiter veroit
In den letzten Jahren jedoch hat sich die Röntgendifraktometrie in apparativer
Hinsicht, wie auch auf der theoretischen Seite beachtlich weiterentwickelt:
+ starke Róntgenquellen (Drehanoden, Synchrotron) sind fast üboral verfügbar.
= gekrümmte Germanium-Monochromatoren stellen die erforderliche Primarstraht
dvergenz "beret, verbessem das Signal / Rausch-Verhätnis (Reduzierung der
Bremsstrahlung) und beseitigen die Ka, - Komponente,
= die freie Programmierbarkeit computergesteuerter 4-Krels-Goniometer erlaubt
auch ausgefallene Meßprozeduren [Bung@4]. Würde man etwa feststellen, daß
die Poldichte um bestimmte Richtungen herum empfindlich mit gewünschten
102 Röntgenbeugung an Kisten
‘oder unerwünschten Produkteigenschaften korreliert ist, könnte man die
Messung auf den betreffenden Raumwinkel konzentrieren. Auf diese Weise ieße
sich die Messzeit verkürzen oder die Präzision der Messung verbessern.
= eine quanttatve Texturbestimmung wird in der Regel von unvollständigen
Pofiguren ausgehen müssen. Klassische Berechnungsmethoden zur Berech-
nung der Orientierungsverteilung (ODF) [Bung89] können dann nicht benutzt
werden. Die erforderlichen methodischen Konzepte [Matt88] haben das
"Laborstadium" aber Inzwischen offenbar verlassen, sodaß Berechnungen der
‘ODF dünner Kristalfüme möglich erscheinen,
C222 Strukturanalyse / Phasenanalyse
Bei der Strukturanalyse polykristaliner Fime (+ Metrix, Kistlitgröße) möchte man vor
‘allem die meist sehr intensiven Substratreflexe unterdrücken. Bel der Phasenanalyse
(* Identifizierung) wirken sich zusätzlich dazu, vorhandene Texturen störend aus,
‘wean die zu eindeutiger Identiizierung benötigten *Hauptreflexe" im Difraktogramm
fehlen oder wesentlich schwächer als Reflexe ausfallen, die man bei statistischer
Kristalitvertelung als "Nebenreflexe” bezeichnen würde.
Funktionsweise und Anwendungsbereich einiger Meßgeometrien zur Phasenanalyse
policistaliner Filme werden nachfolgend erörtert.
A. Beim Bragg-Brentano-Verfehren (Abb. C-1e) Wit ein divergenter Primärstrahl
auf die Probe unter dem Einalswinkel @ (‘lav zur Probenoberläche). Zur
Einhaltung der Fokussierungsbedingung befindet sich der Detektor beim
doppelten Winkel (29). Ein Primärmonochromator reduziert die Streustrahlung
und separiert Kay/Ka, (bei Verwendung von z.B. Ge- oder SiO,
Monochromatorkristaln)
[Fehlerquellen und erforderliche Korrekturen für diese Meßgeometrie sind relativ
{gut bekannt und dokumentiert (siehe z.B. [Parr59, Wis6S)). Die Hauptschwierig-
keit bel dor Messung dünner texturerter Flme besteht allerdings darin, daß
diese Technik praktisch nur solche KrstalitNetzebenen zur Reflexion heran-
zieht, die einigermaßen parallel zur Probencberläche legen. Ein Entkoppein der
Probenbewegung ( 8 ) von der Detektorbewegung ( 28 ) könnte anders orien-
orto Netzebenen in Reflexionsstellung bringen, die beobachteten Defokus-
Sierungseffekte (asymmetrische Peaks, verschobene Peaklagen) lassen diesen
‘oder unerwünschten Produkteigenschaften korreliert ist, könnte man die
Messung auf den betreffenden Raumwinkel konzentrieren. Auf diese Weise ieße
sich die Messzeit verkürzen oder die Präzision der Messung verbessern.
= eine quanttatve Texturbestimmung wird in der Regel von unvollständigen
Pofiguren ausgehen müssen. Klassische Berechnungsmethoden zur Berech-
nung der Orientierungsverteilung (ODF) [Bung89] können dann nicht benutzt
werden. Die erforderlichen methodischen Konzepte [Matt88] haben das
"Laborstadium" aber Inzwischen offenbar verlassen, sodaß Berechnungen der
‘ODF dünner Kristalfüme möglich erscheinen,
C222 Strukturanalyse / Phasenanalyse
Bei der Strukturanalyse polykristaliner Fime (+ Metrix, Kistlitgröße) möchte man vor
‘allem die meist sehr intensiven Substratreflexe unterdrücken. Bel der Phasenanalyse
(* Identifizierung) wirken sich zusätzlich dazu, vorhandene Texturen störend aus,
‘wean die zu eindeutiger Identiizierung benötigten *Hauptreflexe" im Difraktogramm
fehlen oder wesentlich schwächer als Reflexe ausfallen, die man bei statistischer
Kristalitvertelung als "Nebenreflexe” bezeichnen würde.
Funktionsweise und Anwendungsbereich einiger Meßgeometrien zur Phasenanalyse
policistaliner Filme werden nachfolgend erörtert.
A. Beim Bragg-Brentano-Verfehren (Abb. C-1e) Wit ein divergenter Primärstrahl
auf die Probe unter dem Einalswinkel @ (‘lav zur Probenoberläche). Zur
Einhaltung der Fokussierungsbedingung befindet sich der Detektor beim
doppelten Winkel (29). Ein Primärmonochromator reduziert die Streustrahlung
und separiert Kay/Ka, (bei Verwendung von z.B. Ge- oder SiO,
Monochromatorkristaln)
[Fehlerquellen und erforderliche Korrekturen für diese Meßgeometrie sind relativ
{gut bekannt und dokumentiert (siehe z.B. [Parr59, Wis6S)). Die Hauptschwierig-
keit bel dor Messung dünner texturerter Flme besteht allerdings darin, daß
diese Technik praktisch nur solche KrstalitNetzebenen zur Reflexion heran-
zieht, die einigermaßen parallel zur Probencberläche legen. Ein Entkoppein der
Probenbewegung ( 8 ) von der Detektorbewegung ( 28 ) könnte anders orien-
orto Netzebenen in Reflexionsstellung bringen, die beobachteten Defokus-
Sierungseffekte (asymmetrische Peaks, verschobene Peaklagen) lassen diesen
Röntgerbeugung an Kitattimen. 103
Weg hier aber nicht praktikabel erscheinen. Ursáchich für die
Defokussierungsoffekte ist der große bestrahite Meßflock auf einer ebenen
Probenoberfläche an einem Fokussierungskrei.
Bei großen Braggwinkeln durchdringt der Primärstrahl einen dünnen Film unter
recht stollem Winkel, dies vermindert die Sichtbarkeit schwacher Reflexe
natürich zusätzlich.
‘Aut der Basis einer Seemann-Bohlin-Kamera (Abb. O-1b) haben Feder & Berry
[Fede70] ein parafokussierendes Difraktometer konstuiert, bei dem ein
‘monochromatischer Primärstrahl unter einem konstanten Einfalswinkel (8-57)
auf die Probenoberfläche tft. In der Folge wird während der gesamten
Messung ein relativ großes oberlächennahes Probenvolumen bestrahlt. Die
Winkelauflosung dieses Difraktometers ist bei gleichem Kameraradius bessor
als bei der Bragg-Brentano-Geometrie, da der Detektor den Fokussierungskreis.
mi 48 aba,
Dadurch, daß die Probe während der Messung stationär bleibt, lassen sich
Roflexe einkritaliner Substrate effzient unterdrücken. Dünne polykristaline
Fime mit statistisch orientierten Kristaliten efe gut auswertbare Diagramme,
die sich hinsichtichlch Peaklage (+ Metrk) und Poakprofl (+ innomogene Ver-
spannung und Kistalitgröße via Fourieranalyse) auswerten lassen.
Stark texturierte oder einkrstaline Fime lassen sich mit dieser Geometria jedoch
praktisch überhaupt nicht untersuchen: feste Wellenlänge und fester
Einetrahiwinkel bedeuten, daB die Braggbedingung nur erfült wird, wenn im Fim
Kcistalite mit "geeigneter" Orientierung vorliegen.
Ebenfalls unter flachem Einstrahlwinkel, jedoch ohne Einhaltung einer Fokus-
slerungsbedingung arbeitet das in Abbildung C-1c schematisch wiedergege-
bene Parallelstrah-Difraktometer (siehe z.B. [MuneB2)). Primärstrehl und
reflekterter Strahl werden durch Schlitze kolimiert, deren Auslegung letztlich die
Winkelaufósung bestimmt. Defokussierungsprobleme entfallen, dennoch ist
eine exakte Postionierung der Probenoberfche über der 0-Achse sehr wichtig,
um ausreichend reflektierten Strahl durch die nachgeschalteten Solerschitze
{roten zu lassen. Dem Signal/Rausch - Verhältnis zugute kommt ein obener
‘Sokundrmonochromator, der gleichzeitig eventuell an der Probe auftretende
Fluoreszenzstrahlung unterdrückt.
Weg hier aber nicht praktikabel erscheinen. Ursáchich für die
Defokussierungsoffekte ist der große bestrahite Meßflock auf einer ebenen
Probenoberfläche an einem Fokussierungskrei.
Bei großen Braggwinkeln durchdringt der Primärstrahl einen dünnen Film unter
recht stollem Winkel, dies vermindert die Sichtbarkeit schwacher Reflexe
natürich zusätzlich.
‘Aut der Basis einer Seemann-Bohlin-Kamera (Abb. O-1b) haben Feder & Berry
[Fede70] ein parafokussierendes Difraktometer konstuiert, bei dem ein
‘monochromatischer Primärstrahl unter einem konstanten Einfalswinkel (8-57)
auf die Probenoberfläche tft. In der Folge wird während der gesamten
Messung ein relativ großes oberlächennahes Probenvolumen bestrahlt. Die
Winkelauflosung dieses Difraktometers ist bei gleichem Kameraradius bessor
als bei der Bragg-Brentano-Geometrie, da der Detektor den Fokussierungskreis.
mi 48 aba,
Dadurch, daß die Probe während der Messung stationär bleibt, lassen sich
Roflexe einkritaliner Substrate effzient unterdrücken. Dünne polykristaline
Fime mit statistisch orientierten Kristaliten efe gut auswertbare Diagramme,
die sich hinsichtichlch Peaklage (+ Metrk) und Poakprofl (+ innomogene Ver-
spannung und Kistalitgröße via Fourieranalyse) auswerten lassen.
Stark texturierte oder einkrstaline Fime lassen sich mit dieser Geometria jedoch
praktisch überhaupt nicht untersuchen: feste Wellenlänge und fester
Einetrahiwinkel bedeuten, daB die Braggbedingung nur erfült wird, wenn im Fim
Kcistalite mit "geeigneter" Orientierung vorliegen.
Ebenfalls unter flachem Einstrahlwinkel, jedoch ohne Einhaltung einer Fokus-
slerungsbedingung arbeitet das in Abbildung C-1c schematisch wiedergege-
bene Parallelstrah-Difraktometer (siehe z.B. [MuneB2)). Primärstrehl und
reflekterter Strahl werden durch Schlitze kolimiert, deren Auslegung letztlich die
Winkelaufósung bestimmt. Defokussierungsprobleme entfallen, dennoch ist
eine exakte Postionierung der Probenoberfche über der 0-Achse sehr wichtig,
um ausreichend reflektierten Strahl durch die nachgeschalteten Solerschitze
{roten zu lassen. Dem Signal/Rausch - Verhältnis zugute kommt ein obener
‘Sokundrmonochromator, der gleichzeitig eventuell an der Probe auftretende
Fluoreszenzstrahlung unterdrückt.
104 Rôrigenbeuqung an Kisten
Bragg-Brentano-Geometrie
mi Primärmonochromator
>
Seemann-Bohin-Geometrie
mit Pimärmonochromator
Parallelstrehl-Geometrie
mit Sekundarmonochromator
Bragg-Brentano-Geometrie
mi Primärmonochromator
>
Seemann-Bohin-Geometrie
mit Pimärmonochromator
Parallelstrehl-Geometrie
mit Sekundarmonochromator
Röntgenbeugung an Kıstalfimen. 105
a
Totalrefexions-Geometri
Für Reflexionsmessungen
modifizierte Wölel-Geometrie,
y
/
X = Róntgenquelo B = Schitzblonde
M = Monochromator K = Krouzschiteblende
P = Probe S = Sollrschitzblende
D = Detektor OED = orsemplindicher Detektor,
Abb. C-1 Difraktometer-Geometrien für Reflexionsmessungen
an dünnen polykistlinen Fimen
a
Totalrefexions-Geometri
Für Reflexionsmessungen
modifizierte Wölel-Geometrie,
y
/
X = Róntgenquelo B = Schitzblonde
M = Monochromator K = Krouzschiteblende
P = Probe S = Sollrschitzblende
D = Detektor OED = orsemplindicher Detektor,
Abb. C-1 Difraktometer-Geometrien für Reflexionsmessungen
an dünnen polykistlinen Fimen
106
Rémgonbeugung an ista
‘Genau wie bei dem oben beschriebenen Seemann-Bohiin-Diraktometer kann
auch hier leicht verhindert werden, daß sich ein einkristalines Substrat in
Rollexionsstellung befindet. Leider rofiekiren aber auch hier quasi einkrstaline
Schichten möglicherweise überhaupt nicht. Bei texturieren Kristalfimen mit einer
Faserachse parallel zur Substratnormalen erhalten u.U. ausgerechnet dicht
besetzte Netzebenen keine Gelegenheit zur Reflexion, wenn sie (wie oft - z.B.
auch in dieser Arbeit) parallel zur Substretoberfläche liegen. Bei einer Phasen-
analyse kann dieser Effekt die Entscheidung für und besonders gegen das
Vorlagen einer bestimmten Phase erheblich erschweren. Frelich: wenn keine
derartige Fasertextur oder gar ein einkistaliner Fm voriegt ist diese Geometrie.
recht nützlich, Wie bei den beiden vorher vorgestelten Verfahren, so läßt sich
‘auch hier die Zählstatistik durch Drehen um die Substratnormale verbessern.
Bei der von Marra et al. so bezeichneten "Total-Extornal-Bragg-Difraction“
[Marr79] (in Abb. C-1d als Tolalreflexions-Geometrie" bezeichnet) wift ein
schitzkolimierter Primärstrahl unter einem Winkel in der Nähe des krischen
Winkels der Totatrelexion auf die Probenoberfläche. Die 4-Achse steht senk-
recht auf der Probenoberfläche und ist leicht gegen die Q-Achse geneigt. Bei
10/28 - Scans und bei - Scans roflktieren Netzobenen, die einigermaßen senk-
recht zur Probenoberläche liegen.*
Segmüler [Segm87, Segm88] hat gezeigt, daß sich aus 1/28 - Scans Film.
Gitterperameter und Krstlitgröße parallel zur Probenoberfläche bestimmen
lassen. Aus den Halbwertsbreiten von $ - Scans ermitee er die Streuung der
betreffenden Krstlitorientierung in der Probenoberfläche.
Dieses Verfahren liefert bei statistisch orientierten polykristslinen Filmen
Beugungsdiagramme, die für Phasenanalysen brauchbar sind. Bei gestörten.
Einkristalschichten und fasertexturerten Fimen werden allerdings nur wenige
Netzebenen zur Reflexion befähigt; dies reicht meist aus für Strukturanalysen,
nicht jedoch für Phasenanalysen. Die Technik läßt sich sinnvoll durch
Messungen in Bragg-Brentano-Geometrie ergänzen, um so Gitterparameter und.
KrstalitgrôBen senkrecht zur Substratoberläche zu ermitteln.
Einige Autoren nennen dase Technik auch "Grazing-inckleneeDiralin‘. Da diese Bozic
rung auch au vllg anders geartete Geomerin zurflend Anwendunge Inden könnte (und in
or Lteratur auch tnt, wird lo ir out nicht verwendet
Zur Benennung dor Achsan wit Mer entgegen gängigr Bezlchrungswolse ci etwas syst
‘matschor Achsanbezalehnung einer Eulorwage (robe = #= & + & = 49) benutzt
Rémgonbeugung an ista
‘Genau wie bei dem oben beschriebenen Seemann-Bohiin-Diraktometer kann
auch hier leicht verhindert werden, daß sich ein einkristalines Substrat in
Rollexionsstellung befindet. Leider rofiekiren aber auch hier quasi einkrstaline
Schichten möglicherweise überhaupt nicht. Bei texturieren Kristalfimen mit einer
Faserachse parallel zur Substratnormalen erhalten u.U. ausgerechnet dicht
besetzte Netzebenen keine Gelegenheit zur Reflexion, wenn sie (wie oft - z.B.
auch in dieser Arbeit) parallel zur Substretoberfläche liegen. Bei einer Phasen-
analyse kann dieser Effekt die Entscheidung für und besonders gegen das
Vorlagen einer bestimmten Phase erheblich erschweren. Frelich: wenn keine
derartige Fasertextur oder gar ein einkistaliner Fm voriegt ist diese Geometrie.
recht nützlich, Wie bei den beiden vorher vorgestelten Verfahren, so läßt sich
‘auch hier die Zählstatistik durch Drehen um die Substratnormale verbessern.
Bei der von Marra et al. so bezeichneten "Total-Extornal-Bragg-Difraction“
[Marr79] (in Abb. C-1d als Tolalreflexions-Geometrie" bezeichnet) wift ein
schitzkolimierter Primärstrahl unter einem Winkel in der Nähe des krischen
Winkels der Totatrelexion auf die Probenoberfläche. Die 4-Achse steht senk-
recht auf der Probenoberfläche und ist leicht gegen die Q-Achse geneigt. Bei
10/28 - Scans und bei - Scans roflktieren Netzobenen, die einigermaßen senk-
recht zur Probenoberläche liegen.*
Segmüler [Segm87, Segm88] hat gezeigt, daß sich aus 1/28 - Scans Film.
Gitterperameter und Krstlitgröße parallel zur Probenoberfläche bestimmen
lassen. Aus den Halbwertsbreiten von $ - Scans ermitee er die Streuung der
betreffenden Krstlitorientierung in der Probenoberfläche.
Dieses Verfahren liefert bei statistisch orientierten polykristslinen Filmen
Beugungsdiagramme, die für Phasenanalysen brauchbar sind. Bei gestörten.
Einkristalschichten und fasertexturerten Fimen werden allerdings nur wenige
Netzebenen zur Reflexion befähigt; dies reicht meist aus für Strukturanalysen,
nicht jedoch für Phasenanalysen. Die Technik läßt sich sinnvoll durch
Messungen in Bragg-Brentano-Geometrie ergänzen, um so Gitterparameter und.
KrstalitgrôBen senkrecht zur Substratoberläche zu ermitteln.
Einige Autoren nennen dase Technik auch "Grazing-inckleneeDiralin‘. Da diese Bozic
rung auch au vllg anders geartete Geomerin zurflend Anwendunge Inden könnte (und in
or Lteratur auch tnt, wird lo ir out nicht verwendet
Zur Benennung dor Achsan wit Mer entgegen gängigr Bezlchrungswolse ci etwas syst
‘matschor Achsanbezalehnung einer Eulorwage (robe = #= & + & = 49) benutzt
Ronigonbeugung an Kitten 107
E. Ein Gerät auf der Basis des von WOlel [WON79, WOIB1, WAS] entwickelten
Fokussierenden Pulverdifaktometers wurde erst kürzlich mit Erfolg bei der
Phasenanalyse stark texturieter getemperter Sputterschichten eingesetzt
[Plete9, Mie!90). Das Prinzip einer Refexionsanordnung zeigt Abbidung C-1e.
Ein konvergenter monochromatischer Primärstrah (Ge-Monochromator) tit die
Probenoberfläche, die man sich im Zentrum einer Eulerwiege vorstellen kann.
Der Primärstrahl wird in der Dispersionsebene auf eine Breite von < 0,2 mm
und senkrecht dazu auf 1... 2 mm ausgeblendet (Dimensionen am Probenor).
Für dio Aufnahme dos Bougungsdiagramms wird ein gekrümmter ortsempfind-
ficher Proporionalzähler ( 28 - Öffnungswinkel > 40° ) benutzt, der auf dem
Fokussiorungskreis des Monochromators liegt.
Während Reflexbreiten in Transmission typischerweise in der Größenordnung
von 0,15° (28 ) liegen, worden in Reflexion - bedingt durch die Divergenz der
reflektierten Strahlung - Reflexbreten von etwa 0,3... 0," (28) beobachtet. Die
Pealdagen werden bei asymmetrischer Reflexion ein wenig verschoben.
Für Reflexionsmessungen sitzt die Probe auf einem Standard-Goniometerkopf
derart, daß Probennormale, Goniometerkopfachse und # - Achse zusammen-
fallen (siehe Abb. C-1e). Die Probenoberfläche wird mit einem Mikroskop über
der - Achse einjustiert (Lage der # - Achse: in der Dispersionsebene).
Im Fall der texturierten Sputeriime (Piet@9] waren die exakten Reflexagen
relativ unkrisch (well bekannt), dagegen mußte das Substrat (GaAs Wafer)
“ausgeblender werden, damit die Reflexe der sich beim Temper bildenden.
Phasen erkannt werden konnten. Zu diesem Zweck läßt sich die Probe auf dem
Goniometerkopt vor der eigentlichen Pulvermessung so einjustieren, daß dio
nominello Netzebenennormale [001] des Substrats parallel zur Drehachse des
Goniometerkoples zu legen kommt.“
Reflexion von Netzebenen des Substrats kann nun leicht verhindert werden: die
"betreffenden a - Positionen werden bei einem Scan "übersprungen” oder man
bringt Sekundärstrahlfänger an "gefährdeten 20 - Positionen an.
* Die Retoxe werden durch de Taumabewegung (ba Drehung um 4) water vorbretrt Joch
¿lentar in rer Lage nicht übermäßig vorscheben, wenn di Primo auf 1.2 mm
reer wc
+. Dis empf sich vor lem dan, wenn Probondrehungen bol à « kong. au und x- Achsen
rigen oder wenn das Substa sal poesia st (.B. NAkb-Fim auf Cu loc [Mi],
E. Ein Gerät auf der Basis des von WOlel [WON79, WOIB1, WAS] entwickelten
Fokussierenden Pulverdifaktometers wurde erst kürzlich mit Erfolg bei der
Phasenanalyse stark texturieter getemperter Sputterschichten eingesetzt
[Plete9, Mie!90). Das Prinzip einer Refexionsanordnung zeigt Abbidung C-1e.
Ein konvergenter monochromatischer Primärstrah (Ge-Monochromator) tit die
Probenoberfläche, die man sich im Zentrum einer Eulerwiege vorstellen kann.
Der Primärstrahl wird in der Dispersionsebene auf eine Breite von < 0,2 mm
und senkrecht dazu auf 1... 2 mm ausgeblendet (Dimensionen am Probenor).
Für dio Aufnahme dos Bougungsdiagramms wird ein gekrümmter ortsempfind-
ficher Proporionalzähler ( 28 - Öffnungswinkel > 40° ) benutzt, der auf dem
Fokussiorungskreis des Monochromators liegt.
Während Reflexbreiten in Transmission typischerweise in der Größenordnung
von 0,15° (28 ) liegen, worden in Reflexion - bedingt durch die Divergenz der
reflektierten Strahlung - Reflexbreten von etwa 0,3... 0," (28) beobachtet. Die
Pealdagen werden bei asymmetrischer Reflexion ein wenig verschoben.
Für Reflexionsmessungen sitzt die Probe auf einem Standard-Goniometerkopf
derart, daß Probennormale, Goniometerkopfachse und # - Achse zusammen-
fallen (siehe Abb. C-1e). Die Probenoberfläche wird mit einem Mikroskop über
der - Achse einjustiert (Lage der # - Achse: in der Dispersionsebene).
Im Fall der texturierten Sputeriime (Piet@9] waren die exakten Reflexagen
relativ unkrisch (well bekannt), dagegen mußte das Substrat (GaAs Wafer)
“ausgeblender werden, damit die Reflexe der sich beim Temper bildenden.
Phasen erkannt werden konnten. Zu diesem Zweck läßt sich die Probe auf dem
Goniometerkopt vor der eigentlichen Pulvermessung so einjustieren, daß dio
nominello Netzebenennormale [001] des Substrats parallel zur Drehachse des
Goniometerkoples zu legen kommt.“
Reflexion von Netzebenen des Substrats kann nun leicht verhindert werden: die
"betreffenden a - Positionen werden bei einem Scan "übersprungen” oder man
bringt Sekundärstrahlfänger an "gefährdeten 20 - Positionen an.
* Die Retoxe werden durch de Taumabewegung (ba Drehung um 4) water vorbretrt Joch
¿lentar in rer Lage nicht übermäßig vorscheben, wenn di Primo auf 1.2 mm
reer wc
+. Dis empf sich vor lem dan, wenn Probondrehungen bol à « kong. au und x- Achsen
rigen oder wenn das Substa sal poesia st (.B. NAkb-Fim auf Cu loc [Mi],
108 Rörtgenbeugung an Kstaifimon
Während der Messung kann auch hier zusätzlich um die 4 - Achse gedreht
werden, um die Statistik zu verbessern und Texturen in gewissem Umfang
herauszumitteln. Das beschriebene Difraktometer eignet sich zur Phasen-
‘analyse und zur Metrikbestimmung texturierter Krstalfime. Es spiet dabei keine.
Role, ob die Fime freitragend sind oder ob sie sich auf einem (cin-kristalinen
‚Substrat befinden. Eine Entscheidung für oder gegen das Auftreten einer
fraglichen Phase ist bei dieser Technik ziemlich eindeutig.
C223 Vorschlag für eine MeSapparatur
Man wird nicht erwarten dürfen, daß irgendeine Meßgeometrie zur Phasenanalyse
sine ausgeprägte Vorzugsorientierung "ungeschehen" macht. Im günstigsten Fall
werden hinreichend viele guidefinierte Reflexe für eine eindeutige Identification
‘ermittet, Die Genauigkeit der bestimmten Strukturdaten (Metrik, Kristlitgröße) hängt
weitgehend davon ab, wie sehr die dazu erforderfichen Drehbewegungen um # - und
X- Achse die Qualtät der Reflexlagen und die Peakprofle beeinträchtigen,
Eine Annäherung an ein "ideales" Difraktometer, das gleichermaßen zur Struktur- und
Phasenanalyse wie auch zur Texturanalyse textulerter Krstalflme geeignet sein
arto, sol abschließend skizziert werden. Es werden benötigt:
=. eine intensive Róntgenquello (Drehanode, Synchrotron),
= ein geeigneter Monochromator (2.8. gekrümmter Germanium - Kristal),
ins Strahigeometrie wie z.B. beim Fokussierencen Pulverdifraktometer(s.0.),
' ine Vierteikreis-Eulerwiege mit Goniometerkopthaiterung,
«= eine Strahfleckbegrenzung (n der Dispersionsebene): um die Breite des.
Probenfiecks zu begrenzen (< Zmm),
=_ cine Divergenzbeschränkung (senkrecht zur Dispersionsebene):
- bei der Phasenanalyse, falls die Probe um die X - Achse gedreht werden sol,
- bei der Texturanalyse, um das "Messfenster” im Winkelraum einzustelen,
= Justagbeinrichtungen (Justerblendeblende, Mikroskop) zum möglichst exakten.
Einjustieren von Primärstrahl und Probenoberfache über der - Achse, um
Fehler aufgrund von Exzentriztiten zu minimieren,
= sine computergesteuerte Drehung aller Achsen der Eulerwioge:
- gezieltes Bewegungsprogramm (2.8. Kleinkreisscans) bei der Texturanaiyse,
+ mehr oder weniger "wilde" Bewegungen um + - und X- Achse bei der
Phasenanalyse (man denke an die Bewegungen in einer Gandolf-Kamera),
«= sin ortsempfindlicher Detektor (ür die Phasenanalyse),
ein Szintiltionszählr (or die Texturanalyso).
Während der Messung kann auch hier zusätzlich um die 4 - Achse gedreht
werden, um die Statistik zu verbessern und Texturen in gewissem Umfang
herauszumitteln. Das beschriebene Difraktometer eignet sich zur Phasen-
‘analyse und zur Metrikbestimmung texturierter Krstalfime. Es spiet dabei keine.
Role, ob die Fime freitragend sind oder ob sie sich auf einem (cin-kristalinen
‚Substrat befinden. Eine Entscheidung für oder gegen das Auftreten einer
fraglichen Phase ist bei dieser Technik ziemlich eindeutig.
C223 Vorschlag für eine MeSapparatur
Man wird nicht erwarten dürfen, daß irgendeine Meßgeometrie zur Phasenanalyse
sine ausgeprägte Vorzugsorientierung "ungeschehen" macht. Im günstigsten Fall
werden hinreichend viele guidefinierte Reflexe für eine eindeutige Identification
‘ermittet, Die Genauigkeit der bestimmten Strukturdaten (Metrik, Kristlitgröße) hängt
weitgehend davon ab, wie sehr die dazu erforderfichen Drehbewegungen um # - und
X- Achse die Qualtät der Reflexlagen und die Peakprofle beeinträchtigen,
Eine Annäherung an ein "ideales" Difraktometer, das gleichermaßen zur Struktur- und
Phasenanalyse wie auch zur Texturanalyse textulerter Krstalflme geeignet sein
arto, sol abschließend skizziert werden. Es werden benötigt:
=. eine intensive Róntgenquello (Drehanode, Synchrotron),
= ein geeigneter Monochromator (2.8. gekrümmter Germanium - Kristal),
ins Strahigeometrie wie z.B. beim Fokussierencen Pulverdifraktometer(s.0.),
' ine Vierteikreis-Eulerwiege mit Goniometerkopthaiterung,
«= eine Strahfleckbegrenzung (n der Dispersionsebene): um die Breite des.
Probenfiecks zu begrenzen (< Zmm),
=_ cine Divergenzbeschränkung (senkrecht zur Dispersionsebene):
- bei der Phasenanalyse, falls die Probe um die X - Achse gedreht werden sol,
- bei der Texturanalyse, um das "Messfenster” im Winkelraum einzustelen,
= Justagbeinrichtungen (Justerblendeblende, Mikroskop) zum möglichst exakten.
Einjustieren von Primärstrahl und Probenoberfache über der - Achse, um
Fehler aufgrund von Exzentriztiten zu minimieren,
= sine computergesteuerte Drehung aller Achsen der Eulerwioge:
- gezieltes Bewegungsprogramm (2.8. Kleinkreisscans) bei der Texturanaiyse,
+ mehr oder weniger "wilde" Bewegungen um + - und X- Achse bei der
Phasenanalyse (man denke an die Bewegungen in einer Gandolf-Kamera),
«= sin ortsempfindlicher Detektor (ür die Phasenanalyse),
ein Szintiltionszählr (or die Texturanalyso).
Ueratuvoroitnis 109
Literaturverzeichnis
[Abrazo]
[Ameise]
[Amet64]
LAmerrs]
[Anto74)
[Avales]
([Baizes)
[Bar77]
[Barro]
[Baro]
[Bares]
[Bare7)
‘Abrahams, MS, Bulocchi, G.J, Smith, RT, Corboy J, JF. Blanc J,
Cullen, G.W.: Early Grow of Slicon on Sapphire. 1. Transmission
Electron Microscopy. J. Appl. Phys. 47 (1876), 5188-5160.
“Amelinckx, 8: The Direct Observation of Dislocation Nets in Rock Sat
Single Crystals. Pal. Mag. 1 [Ser 8] (1956), 269-290.
Ameinckx, S: The Direct Observation of Dislocations. In: Solid Stato
Physics (Hrsg: F. Satz & D, Tumbul). New York: Academic Press
1964. Suppl. 6.
“Amelinckx, S.: Dislocations in Particular Structures. In: Dislocations in
Solids (Hrsg. F.R.N. Nabarro). Amsterdam: North-Holland 1979, Tel 2.
S: 67-460 (speziel:S. 381-398)
Anton, R: Messung der Kondensalionskoeffzienten von Gold auf
Steinsaiz-(100)-Spalfiáchen und auf amorphem Kohlenstoff mit Hife der
quanttatwen Auger-Elektronenspektroskopie. Vekuum-Technik 23
(1974), 172477.
Avalos Borja, M., Pérez, R.: Analysis of Stacking Faults in Small Metalic
Porites. J. Cryst. Growth 74 (1986), 345-352.
Katalog der Balzers AG: Aufdampf- und Zerstaubungsmaterialion
‘Ausgabe 84/86, S. 18,
Bari, 1, Knacke, O: Thermochemical Properties of Inorganic Sub-
stances. Berin: Springer 1973, Supp. 1977.
Barret, CS, Massalskl, TB: Structure of Metals, 9 rev. od. Oxford:
Pergamon 1980, 8. 5401.
Bartels, W.J: Characterization of Thin Layers on Perfect Crystals with a
Mutipupose High Resolution Ditractometer. J. Vac. Sci. Techno. BI
(1989), 338-345
Bartels, W..: High resolution Xray Diraciometr. Phiips Techn. Rev.
44 (1989/84), 183-185.
Bartels, W.J, Homstra, J, Lobeek, D.JW.: Xray Ditacion of Mult-
layers and Superlatioo. Acta Cryst A42 (1980), 539-545
Bartels, W.): Computer Simulation of X-ray Diffraction Profles for the
Characterization of Superiatices. In: Microscopy of Semiconducting
Materials (Hrsg. AG. Cullis). Bristol: The Insttut of Physics 1987.
Literaturverzeichnis
[Abrazo]
[Ameise]
[Amet64]
LAmerrs]
[Anto74)
[Avales]
([Baizes)
[Bar77]
[Barro]
[Baro]
[Bares]
[Bare7)
‘Abrahams, MS, Bulocchi, G.J, Smith, RT, Corboy J, JF. Blanc J,
Cullen, G.W.: Early Grow of Slicon on Sapphire. 1. Transmission
Electron Microscopy. J. Appl. Phys. 47 (1876), 5188-5160.
“Amelinckx, 8: The Direct Observation of Dislocation Nets in Rock Sat
Single Crystals. Pal. Mag. 1 [Ser 8] (1956), 269-290.
Ameinckx, S: The Direct Observation of Dislocations. In: Solid Stato
Physics (Hrsg: F. Satz & D, Tumbul). New York: Academic Press
1964. Suppl. 6.
“Amelinckx, S.: Dislocations in Particular Structures. In: Dislocations in
Solids (Hrsg. F.R.N. Nabarro). Amsterdam: North-Holland 1979, Tel 2.
S: 67-460 (speziel:S. 381-398)
Anton, R: Messung der Kondensalionskoeffzienten von Gold auf
Steinsaiz-(100)-Spalfiáchen und auf amorphem Kohlenstoff mit Hife der
quanttatwen Auger-Elektronenspektroskopie. Vekuum-Technik 23
(1974), 172477.
Avalos Borja, M., Pérez, R.: Analysis of Stacking Faults in Small Metalic
Porites. J. Cryst. Growth 74 (1986), 345-352.
Katalog der Balzers AG: Aufdampf- und Zerstaubungsmaterialion
‘Ausgabe 84/86, S. 18,
Bari, 1, Knacke, O: Thermochemical Properties of Inorganic Sub-
stances. Berin: Springer 1973, Supp. 1977.
Barret, CS, Massalskl, TB: Structure of Metals, 9 rev. od. Oxford:
Pergamon 1980, 8. 5401.
Bartels, W.J: Characterization of Thin Layers on Perfect Crystals with a
Mutipupose High Resolution Ditractometer. J. Vac. Sci. Techno. BI
(1989), 338-345
Bartels, W..: High resolution Xray Diraciometr. Phiips Techn. Rev.
44 (1989/84), 183-185.
Bartels, W.J, Homstra, J, Lobeek, D.JW.: Xray Ditacion of Mult-
layers and Superlatioo. Acta Cryst A42 (1980), 539-545
Bartels, W.): Computer Simulation of X-ray Diffraction Profles for the
Characterization of Superiatices. In: Microscopy of Semiconducting
Materials (Hrsg. AG. Cullis). Bristol: The Insttut of Physics 1987.
110
oratories
[Bassse]
[Bassse]
[Bassso]
[BauesBa]
[Baueseb]
[Bavess}
[Baumss]
[Bead71]
(Bens87]
[Beso]
[Betheo]
Bassett, G.A.: An Now Technique for Decoration of Cleavage and Sip
‘Steps on lonic Crystal Surfaces. Phil. Mag. 3 [Ser. 8) (1958), 1042-1045,
(4 ADD).
Bassett, GA, Mentner, JW, Pashley, D.W.: The Nucieation, Growth
and Microstructure of Thin Fims. In: Structure and Properties of Thin
Fims. Proc. Intern. Conf. held at Botton Landing, New York, Sept. 8-11,
1959 (Hrsg.: C.A. Neugebauer, J.B. Newkitk, D.A. Vermiyea). New
York: Wiley, S. 11-45.
Bassett, G.A.: Continous Observation of the Growth of Vacuum Eva-
porated Metal Fims. In: Proc. Europ. Region. Conf. Electron Mieros:
‘copy - Delft 1960 (Hrsg.: ALL. Houwink & B.J. Spit). Delt: Nederlandse
Vereniging voor Electronenmicroscopie 1960, Vol. |, 8. 270-275.
Bauer, E: Phänomenologische Theorie der Kristallabscheidung an
Oberflächen. I. Z. Krist. 110 (1958), 372-394.
Bauer, E: Phánomenologische Theorie der Kristallabscheidung an
Oberflächen. IL. Krist. 110 (1958), 395-431
Bauer, E., Green, AK, Kunz, K.M., Poppa, H.: The Formation of Thin
‘Continuous Fims from Isolated Nuclei, In: Grundprobleme der Physik
dünner Schichten (Hrsg.: R. Niedermayer & H. Mayer). Gottingen:
Vandenhoeck & Ruprecht 1988, S. 135-152.
Baumbach, T., Brühl, H-G., Rhan, H., Pietsch, U.: Investigation of the
‘Compositional Depth Profle in Epitaxial Submicrometer Layers of Al"BY
Heterostructures. J. Appl. Cryst. 21 (1988), 386-392,
Beadle, C.: The Quantimet Image Analysing Computer and its Applica-
tion. In: Advances in Optical and Electron Microscopy. (Hrsg.: R. Barer
8 V.E. Cossiet). London: Academic Press 1971. Bd 4, S, 361-383.
Bensoussan, S., Malgrange, C., Sauvage-Simkin, M.: Sensitivity of X-ray
Difractometry for Strain Depth Profiling in I-V-Heterostructures. J. Appl.
Cryst. 20 (1987), 222-228.
Bertin, E.P.: A Review of X-ray Methods for Investigating Thin Films and
Platings. In: Physical Measurement and Analysis of Thin Fims (Hrsg.
EM. Mur & W.G. Guldner), New York: Plenum 1969, S. 35-82.
Bethge, H.: Abdamplungsstrukturen und Verunreinigungen untersucht
am NaCl. In: Proc. Europ. Region. Conf. Electron Microscopy - Delft
1860 (Hrsg.: AL Houwink & B.J. Spit). Delt: Nederlandse Vereniging
voor Electronenmicroscopie 1960, Bd |, S. 257-262.
Bethge, H., Keller, KW.: Zur volständigen Beschreibung von Oberflä-
chenstukturen mit Stufenhöhen atomarer Größenordnung. Optik 23
(1965/1966), 462-471.
oratories
[Bassse]
[Bassse]
[Bassso]
[BauesBa]
[Baueseb]
[Bavess}
[Baumss]
[Bead71]
(Bens87]
[Beso]
[Betheo]
Bassett, G.A.: An Now Technique for Decoration of Cleavage and Sip
‘Steps on lonic Crystal Surfaces. Phil. Mag. 3 [Ser. 8) (1958), 1042-1045,
(4 ADD).
Bassett, GA, Mentner, JW, Pashley, D.W.: The Nucieation, Growth
and Microstructure of Thin Fims. In: Structure and Properties of Thin
Fims. Proc. Intern. Conf. held at Botton Landing, New York, Sept. 8-11,
1959 (Hrsg.: C.A. Neugebauer, J.B. Newkitk, D.A. Vermiyea). New
York: Wiley, S. 11-45.
Bassett, G.A.: Continous Observation of the Growth of Vacuum Eva-
porated Metal Fims. In: Proc. Europ. Region. Conf. Electron Mieros:
‘copy - Delft 1960 (Hrsg.: ALL. Houwink & B.J. Spit). Delt: Nederlandse
Vereniging voor Electronenmicroscopie 1960, Vol. |, 8. 270-275.
Bauer, E: Phänomenologische Theorie der Kristallabscheidung an
Oberflächen. I. Z. Krist. 110 (1958), 372-394.
Bauer, E: Phánomenologische Theorie der Kristallabscheidung an
Oberflächen. IL. Krist. 110 (1958), 395-431
Bauer, E., Green, AK, Kunz, K.M., Poppa, H.: The Formation of Thin
‘Continuous Fims from Isolated Nuclei, In: Grundprobleme der Physik
dünner Schichten (Hrsg.: R. Niedermayer & H. Mayer). Gottingen:
Vandenhoeck & Ruprecht 1988, S. 135-152.
Baumbach, T., Brühl, H-G., Rhan, H., Pietsch, U.: Investigation of the
‘Compositional Depth Profle in Epitaxial Submicrometer Layers of Al"BY
Heterostructures. J. Appl. Cryst. 21 (1988), 386-392,
Beadle, C.: The Quantimet Image Analysing Computer and its Applica-
tion. In: Advances in Optical and Electron Microscopy. (Hrsg.: R. Barer
8 V.E. Cossiet). London: Academic Press 1971. Bd 4, S, 361-383.
Bensoussan, S., Malgrange, C., Sauvage-Simkin, M.: Sensitivity of X-ray
Difractometry for Strain Depth Profiling in I-V-Heterostructures. J. Appl.
Cryst. 20 (1987), 222-228.
Bertin, E.P.: A Review of X-ray Methods for Investigating Thin Films and
Platings. In: Physical Measurement and Analysis of Thin Fims (Hrsg.
EM. Mur & W.G. Guldner), New York: Plenum 1969, S. 35-82.
Bethge, H.: Abdamplungsstrukturen und Verunreinigungen untersucht
am NaCl. In: Proc. Europ. Region. Conf. Electron Microscopy - Delft
1860 (Hrsg.: AL Houwink & B.J. Spit). Delt: Nederlandse Vereniging
voor Electronenmicroscopie 1960, Bd |, S. 257-262.
Bethge, H., Keller, KW.: Zur volständigen Beschreibung von Oberflä-
chenstukturen mit Stufenhöhen atomarer Größenordnung. Optik 23
(1965/1966), 462-471.
Unoraturversicnis 111
[Betnss]
[Betheg]
[Beth74)
[Betn7s]
[Bethe]
[Bera]
[Bonceo]
[Boumso]
CEA
[Brenas]
[Brinso]
(Brinsa)
[Brocos]
[Brons]
Bethge, H, Krohn, M: Über die Bedingungen der Epiaxe von Ag-
Autdampfschichten auf NaGl-Kistallen. In: Grundprobleme der Physik
dünner Schichten (Hrsg: A. Niedermayer & H. Mayer). Göttingen:
Vandenhoeck & Ruprecht 1986, 8. 157-169
Bethge, H.: Surface Structures and Molecular Processes. In: Molecular
Processes on Solid Surfaces (Hrsg. E. Draugis, RD. Gretz & Al.
añoe) Now York: McGraw Hil 1869, 8. 569580.
Bethge, H., Keller, KW.: Evaporation Rate of NaCl in a Vacuum.
J. Cryst. Growth 23 (1974), 105-112.
Bethge, H.: Molekulare Vorgänge auf Kristaloberflächen. Sizungs-
berichte d. Akad. d. Wiss. DDR 9/1/N (1975), 15-34,
Bethge, H, Krohn, M, Stenzel, H.: Indirekte Oberlächenabbildung
durch Abdruck- und Dekorationstechnik. In: Elektronenmikroskopie in
der Festkörperphysik (Hrsg: H. Bethge & J. Heydenreich). Bertin:
Springer 1882, S. 169-185.
Bettini, M., Brandt, G.: Morphology end Crystallography of CdS-CaTe
Double Layers on Various GaAs Surfaces. J. Appl. Phys. 50 (1979),
6998-6941,
Bond, W.L.: Precision Lattice Constant Determination. Acta Cryst. 13
(1960), 814-818.
Bouman, J.: Selected Topics in Xray Crystallography. New York:
Interscience 1950,
Bragg, W.H.: Application of the lonisation Spectrometer to the
Determination of the Structure of Minute Crystals. Proc. Phys. Soc.
(London) 33 (1921), 222-224,
Brentano, J: Parafocusing Properties of Microcrystaline Powder Layers.
in Xray Diffraction Applied to the Design of X-ray Goniometers. J. Appl.
Phys. 17 (1946), 420-494,
Brine, D.A, Young, R.A. X-ray Difraction Studies of Crystal Orientations
in Thin Films. 7 Nat. Symp. Vac. Techn. Transactions (Hrsg.: CR.
Meissner). New York: Pergamon 1960, S. 250-259.
Brine, D.A., Young, R.A: Common Epitaxial Feature of Various Thin Fim
‘Textures. Phi. Mag. 8 (1969), 651-662.
Brück, L: Die Struktur dünner auf Steinsaiz aufgedempfter Metal
schichten. Ann. Phys. 28 (1836), 233-257.
Brühl,H.-G., Pietsch,U., Lengeler,B.: Investigation of (Ga,n)[As,P)/InP
Single Heterostructures by Means of Extremly Asymmetrical Bragg
[Betnss]
[Betheg]
[Beth74)
[Betn7s]
[Bethe]
[Bera]
[Bonceo]
[Boumso]
CEA
[Brenas]
[Brinso]
(Brinsa)
[Brocos]
[Brons]
Bethge, H, Krohn, M: Über die Bedingungen der Epiaxe von Ag-
Autdampfschichten auf NaGl-Kistallen. In: Grundprobleme der Physik
dünner Schichten (Hrsg: A. Niedermayer & H. Mayer). Göttingen:
Vandenhoeck & Ruprecht 1986, 8. 157-169
Bethge, H.: Surface Structures and Molecular Processes. In: Molecular
Processes on Solid Surfaces (Hrsg. E. Draugis, RD. Gretz & Al.
añoe) Now York: McGraw Hil 1869, 8. 569580.
Bethge, H., Keller, KW.: Evaporation Rate of NaCl in a Vacuum.
J. Cryst. Growth 23 (1974), 105-112.
Bethge, H.: Molekulare Vorgänge auf Kristaloberflächen. Sizungs-
berichte d. Akad. d. Wiss. DDR 9/1/N (1975), 15-34,
Bethge, H, Krohn, M, Stenzel, H.: Indirekte Oberlächenabbildung
durch Abdruck- und Dekorationstechnik. In: Elektronenmikroskopie in
der Festkörperphysik (Hrsg: H. Bethge & J. Heydenreich). Bertin:
Springer 1882, S. 169-185.
Bettini, M., Brandt, G.: Morphology end Crystallography of CdS-CaTe
Double Layers on Various GaAs Surfaces. J. Appl. Phys. 50 (1979),
6998-6941,
Bond, W.L.: Precision Lattice Constant Determination. Acta Cryst. 13
(1960), 814-818.
Bouman, J.: Selected Topics in Xray Crystallography. New York:
Interscience 1950,
Bragg, W.H.: Application of the lonisation Spectrometer to the
Determination of the Structure of Minute Crystals. Proc. Phys. Soc.
(London) 33 (1921), 222-224,
Brentano, J: Parafocusing Properties of Microcrystaline Powder Layers.
in Xray Diffraction Applied to the Design of X-ray Goniometers. J. Appl.
Phys. 17 (1946), 420-494,
Brine, D.A, Young, R.A. X-ray Difraction Studies of Crystal Orientations
in Thin Films. 7 Nat. Symp. Vac. Techn. Transactions (Hrsg.: CR.
Meissner). New York: Pergamon 1960, S. 250-259.
Brine, D.A., Young, R.A: Common Epitaxial Feature of Various Thin Fim
‘Textures. Phi. Mag. 8 (1969), 651-662.
Brück, L: Die Struktur dünner auf Steinsaiz aufgedempfter Metal
schichten. Ann. Phys. 28 (1836), 233-257.
Brühl,H.-G., Pietsch,U., Lengeler,B.: Investigation of (Ga,n)[As,P)/InP
Single Heterostructures by Means of Extremly Asymmetrical Bragg
12
Ueratuverzeehnis
[Bueras]
IBuerss]
[Bungee]
[Bungót]
[Burgos]
[Bungas]
(Carta)
[Chens2]
[Chu78]
[Chungs]
[Cin72]
CE]
(cule)
[Cursa]
Diffraction Using Synchrotron Radiation. J. Appl. Cryst. 21 (1988), 240-
244
Buerger, MJ The Photography of the Reciprocal Lattice. ASKRED
‘Monogr. No. 1. The American Society for X-ray and Electron Diffraction.
New York: American Crystallographic Association 1944.
Buerger, M.J: The Precession Method. New York: Wiley 1964.
Bunge, H.: Mathematische Methoden der Texturanalyse. Berln:
Akademie Verlag 1969.
Bunge, Hl, Esing, C. (Hrsg): Quantitative Texture Analysis. Ober-
sel: Deutsche Gesellschaft für Metalkunde, Société Française de
Métallurgio 1981,
‘Bunge, H-J., Puch, K-H. Principles of Texture Goniometer Measure-
ments. Z. Metallkde. 75 (1984), 124-182.
Bunge, Hv., Esing, C.: Symmetries in Texture Analysis. Acta Cryst
Ast (1985), 59-67.
Carter, G., Grant, W.A: lonenimplantation in der Halbletertechnik.
München: Hanser 1981.
Chen, H., White, GE, Stock, S.A, Ho, PS. A Xray Study of Domain
‘Structure and Stress in Pd,Si Films at PO-Si Interfaces. Thin Solid Films
99 (1982), 161-169.
Chu, W-K, Mayer, JW, Nicolet, MA: Backscattering Spectrometry.
New York: Academic Press 1978.
Chung, D.D.L. Beam Ill, E; Gold on GaAs: Its Crystallographic Orien-
tation and Control on the Orientation of the Au-Ga Reaction Product
Thin Solid Films 128 (1985), 299-319.
Gint, R.C., Chakraverty, B.K.: The Growth of Silver Films on Silica in
Utra-high vacuum. 1. Experimental - Growth Model. Surface Sci. 20
(1972), 108-124.
Couiman, B., Chen, H., Rehn, LE.: Gauging Fim Thickness: A Com-
parison of an X-ray Difaction Technique with Rutherford Backscattering
Spectrometry. J. Appl. Phys. 57 (1985), 649-645,
Culity, B.D.: Elements of X-ray Diffraction. 2™ ed, Reading, MA. (USA):
‘Addison-Wesley 1978.
Curie, P Sur la symétie dans les phénomènes physiques, symétrie
d'un champ électique et d'un champ magnétique. J. de Physique (8°
série) 3 (1894), 898-415
Ueratuverzeehnis
[Bueras]
IBuerss]
[Bungee]
[Bungót]
[Burgos]
[Bungas]
(Carta)
[Chens2]
[Chu78]
[Chungs]
[Cin72]
CE]
(cule)
[Cursa]
Diffraction Using Synchrotron Radiation. J. Appl. Cryst. 21 (1988), 240-
244
Buerger, MJ The Photography of the Reciprocal Lattice. ASKRED
‘Monogr. No. 1. The American Society for X-ray and Electron Diffraction.
New York: American Crystallographic Association 1944.
Buerger, M.J: The Precession Method. New York: Wiley 1964.
Bunge, H.: Mathematische Methoden der Texturanalyse. Berln:
Akademie Verlag 1969.
Bunge, Hl, Esing, C. (Hrsg): Quantitative Texture Analysis. Ober-
sel: Deutsche Gesellschaft für Metalkunde, Société Française de
Métallurgio 1981,
‘Bunge, H-J., Puch, K-H. Principles of Texture Goniometer Measure-
ments. Z. Metallkde. 75 (1984), 124-182.
Bunge, Hv., Esing, C.: Symmetries in Texture Analysis. Acta Cryst
Ast (1985), 59-67.
Carter, G., Grant, W.A: lonenimplantation in der Halbletertechnik.
München: Hanser 1981.
Chen, H., White, GE, Stock, S.A, Ho, PS. A Xray Study of Domain
‘Structure and Stress in Pd,Si Films at PO-Si Interfaces. Thin Solid Films
99 (1982), 161-169.
Chu, W-K, Mayer, JW, Nicolet, MA: Backscattering Spectrometry.
New York: Academic Press 1978.
Chung, D.D.L. Beam Ill, E; Gold on GaAs: Its Crystallographic Orien-
tation and Control on the Orientation of the Au-Ga Reaction Product
Thin Solid Films 128 (1985), 299-319.
Gint, R.C., Chakraverty, B.K.: The Growth of Silver Films on Silica in
Utra-high vacuum. 1. Experimental - Growth Model. Surface Sci. 20
(1972), 108-124.
Couiman, B., Chen, H., Rehn, LE.: Gauging Fim Thickness: A Com-
parison of an X-ray Difaction Technique with Rutherford Backscattering
Spectrometry. J. Appl. Phys. 57 (1985), 649-645,
Culity, B.D.: Elements of X-ray Diffraction. 2™ ed, Reading, MA. (USA):
‘Addison-Wesley 1978.
Curie, P Sur la symétie dans les phénomènes physiques, symétrie
d'un champ électique et d'un champ magnétique. J. de Physique (8°
série) 3 (1894), 898-415
eratuvereehnie 113
[Deckas]
[Depp81]
[ones]
[DuMo97]
[Dusg]
[Edin7a]
[Edinzs]
[Egesı)
[Fede7o]
[Fowse9]
(Fish74]
[Forw6s]
[Franse)
Decker, BF. Asp, ET, Harker, D: Preferred Orientation Determination
Using a Geiger Counter X-ray Diftacion Goniometer. J. Appl. Phys. 19
(1948), 388-392.
Deppisch, G.: Schichtdickenungleichmäßigkeit von aufgedampften
Schichten in Theorie und Praxis. Vakuum- Technik 30 (1981),67-77
Standard DIN IEC 584 Thermoelemente (Ausg. 1/84)
Tel 1: Thermopaare; Grundwerte der Thermospannungen
(EC 584-1197)
‘Toil 2: Thermopaare; Gronzabweichungen der Thermospannungen
(ec 58421082)
‘DuMond .W.M.: Theory ofthe Use of More Than Two Successive X-ay
Crystal Reflections to obtain increased Resolving Power. Phys. Rev. 52
(1997), 872.883.
Dutta, B.N., Dayal, B.: Lattice Constants and Thermal Expansion of Gold
up to B78°C by X-ray Method. Phys. stat. sol. 3 (1963), 473-477.
Edington, JW: Practical Electron Microscopy in Materials Science. Vol.
1: The Operation and Calibration of the Electron Microscope. London:
Macmillan 1974,
Edington, JW. Practical Electron Microscopy in Materials Science. Vol.
IL: Electron Difraction in the Electron Microscope. London: Macmillan
1975,
Eggeler, G., Blum, W.: Coarsening of the Dislocation Structure after
Stress Reduction during Creep of NaC! Single Crystals. Phil. Mag. A 44
(1981), 1065-1084.
Feder, R., Berry, B.S.: Seeman-Bohin X-ray Difractometer for Thin
Fims. J. Appl Cryst. 9 (1970), 872-878.
Fewster, P.F, Curing, C.J: Composition and Lattice-Mismatch
Measurement of Thin Semiconductor Layers by Xray Diffraction.
‘J. Appl. Phys. 62 (1989), 4154-4158,
Fisher, C.: The New Quantimet 720. Microscope 19 (1971), 1-20.
Forwood, C.T., Forty, Adı: The Interaction of Cleavage Cracks with
Inhomogeneites in Sodium Chloride Crystals. Phi. Mag. 11 [Ser.8]
(1965), 1067-1082.
Francombe, M.H.: The Influence of the Conditions of Deposition upon
the Growth and Structure of Evaporated and Sputtered Films. In
Grundprobleme der Physik dünner Schichten (Hrsg.: A. Niedermayer &
H.Mayer). Gottingen: Vandenhoeck & Ruprecht 1968, S. 52-76.
[Deckas]
[Depp81]
[ones]
[DuMo97]
[Dusg]
[Edin7a]
[Edinzs]
[Egesı)
[Fede7o]
[Fowse9]
(Fish74]
[Forw6s]
[Franse)
Decker, BF. Asp, ET, Harker, D: Preferred Orientation Determination
Using a Geiger Counter X-ray Diftacion Goniometer. J. Appl. Phys. 19
(1948), 388-392.
Deppisch, G.: Schichtdickenungleichmäßigkeit von aufgedampften
Schichten in Theorie und Praxis. Vakuum- Technik 30 (1981),67-77
Standard DIN IEC 584 Thermoelemente (Ausg. 1/84)
Tel 1: Thermopaare; Grundwerte der Thermospannungen
(EC 584-1197)
‘Toil 2: Thermopaare; Gronzabweichungen der Thermospannungen
(ec 58421082)
‘DuMond .W.M.: Theory ofthe Use of More Than Two Successive X-ay
Crystal Reflections to obtain increased Resolving Power. Phys. Rev. 52
(1997), 872.883.
Dutta, B.N., Dayal, B.: Lattice Constants and Thermal Expansion of Gold
up to B78°C by X-ray Method. Phys. stat. sol. 3 (1963), 473-477.
Edington, JW: Practical Electron Microscopy in Materials Science. Vol.
1: The Operation and Calibration of the Electron Microscope. London:
Macmillan 1974,
Edington, JW. Practical Electron Microscopy in Materials Science. Vol.
IL: Electron Difraction in the Electron Microscope. London: Macmillan
1975,
Eggeler, G., Blum, W.: Coarsening of the Dislocation Structure after
Stress Reduction during Creep of NaC! Single Crystals. Phil. Mag. A 44
(1981), 1065-1084.
Feder, R., Berry, B.S.: Seeman-Bohin X-ray Difractometer for Thin
Fims. J. Appl Cryst. 9 (1970), 872-878.
Fewster, P.F, Curing, C.J: Composition and Lattice-Mismatch
Measurement of Thin Semiconductor Layers by Xray Diffraction.
‘J. Appl. Phys. 62 (1989), 4154-4158,
Fisher, C.: The New Quantimet 720. Microscope 19 (1971), 1-20.
Forwood, C.T., Forty, Adı: The Interaction of Cleavage Cracks with
Inhomogeneites in Sodium Chloride Crystals. Phi. Mag. 11 [Ser.8]
(1965), 1067-1082.
Francombe, M.H.: The Influence of the Conditions of Deposition upon
the Growth and Structure of Evaporated and Sputtered Films. In
Grundprobleme der Physik dünner Schichten (Hrsg.: A. Niedermayer &
H.Mayer). Gottingen: Vandenhoeck & Ruprecht 1968, S. 52-76.
114
eratumerzeichi
[Frei75]
[Gala]
[Gates7)
Cl
{algo}
[Glan7o]
16M54]
[Golo8s]
[Gora]
Grece]
[Gree7a]
[Gron7S]
Hate]
IHans78a]
Freiman, SW. Becher, P.F., Klein, P.H.: Initiation of Crack Propagation
in KCL Phil. Mag. 31 [Ser.8] (1975), 829-837.
Gallon, TE, Higginbotham, LG. Prutton M., Tokutaka H.: The (100)
‘Surfaces of Alkali Halides. 1. The Air and Vacuum Cleaved Surfaces.
Surface Sci. 21 (1970), 224-232.
Gates, A.D., Robins, JL. A Universal Model for the Nucleation of Gold
‘on NaCl. Tin Solid Fims 149 (1987), 118-128,
Gillet, M., Renou, A: Growth Kinetics of Icosahedral Particles in Gold
Films Condensed on NaCi Substrate. J. de Phys. 02, Suppl. au n°7, 38
(1977), 211-218.
Gilet, €., Gruzza, B.: Spectroscopy Auger Study of Stranski-Krastanov
Growth Mode in the Case of Au(110)Mo. Proc. 4°” Int. Conf. on Solid
Surfaces & 9' Europ. Conf. on Surface Science. Cannes 1980, Vol. 1,
P. 660. (ziiert nach [Relce7])
Giang, R.: Vacuum Evaporation. In: Handbook of Thin Fim Technology
(Hrsg. Li. Maissel & R. Glang). New York: McGraw-Hill 1970, Kap. 1, S.
3.130,
GMELINS Handbuch der Anorganischen Chemie 8. Aufl. Weinheim:
Verlag Chemie 1954. Syst-Nr. 62 Gold.
Golovin, Yu, Dyachek, T.P.: The Influence of Dislocation Charge on
the Cleavage Surface Charge of Alkali Halide Crystals. Phys. stat. sol
(a) 92 (1985), KB1.64
Gottstein, H.: Annealing Texture Development by Mutiple Twinning in
F.C.C. Crystal, Acta. Met. 32 (1984), 1117-1138.
Green, A, Bauer, E, Dancy, J: The Influence of Impurties on the
Formation of Single Crystal Films. In: Molecular Processes on Solid
Surfaces (Hrsg.: E. Draugls, RD. Gretz, Ri. Jaffee). New York
McGraw-Hill 1969, S. 477-497,
Greenwood, N.N.: lonenkrstalle, Giterdefekte und Nichtstöchiometri-
sche Verbindungen. Weinheim: Verlag Chemie 1973, S. 724
Grünbaum, E.: List of Epitaxial Systems. In: Epitaxial Growth (Hrsg.
JW. Matthews). New York: Academic Press 1975, TellB, S. 611-674,
Haliwell, MAG, Lyons, M.H., Hil, MJ: The Interpretation of X-ray
Rocking Curves from Il-V.Semiconductor Device Structures. J. Cryst
Growth 68 (1984), 523-581
Hansen, J., Pospiech, J, Lücke, K. Tables for Texture Analysis of Cubic,
Crystals. Brin: Springer 1978,
eratumerzeichi
[Frei75]
[Gala]
[Gates7)
Cl
{algo}
[Glan7o]
16M54]
[Golo8s]
[Gora]
Grece]
[Gree7a]
[Gron7S]
Hate]
IHans78a]
Freiman, SW. Becher, P.F., Klein, P.H.: Initiation of Crack Propagation
in KCL Phil. Mag. 31 [Ser.8] (1975), 829-837.
Gallon, TE, Higginbotham, LG. Prutton M., Tokutaka H.: The (100)
‘Surfaces of Alkali Halides. 1. The Air and Vacuum Cleaved Surfaces.
Surface Sci. 21 (1970), 224-232.
Gates, A.D., Robins, JL. A Universal Model for the Nucleation of Gold
‘on NaCl. Tin Solid Fims 149 (1987), 118-128,
Gillet, M., Renou, A: Growth Kinetics of Icosahedral Particles in Gold
Films Condensed on NaCi Substrate. J. de Phys. 02, Suppl. au n°7, 38
(1977), 211-218.
Gilet, €., Gruzza, B.: Spectroscopy Auger Study of Stranski-Krastanov
Growth Mode in the Case of Au(110)Mo. Proc. 4°” Int. Conf. on Solid
Surfaces & 9' Europ. Conf. on Surface Science. Cannes 1980, Vol. 1,
P. 660. (ziiert nach [Relce7])
Giang, R.: Vacuum Evaporation. In: Handbook of Thin Fim Technology
(Hrsg. Li. Maissel & R. Glang). New York: McGraw-Hill 1970, Kap. 1, S.
3.130,
GMELINS Handbuch der Anorganischen Chemie 8. Aufl. Weinheim:
Verlag Chemie 1954. Syst-Nr. 62 Gold.
Golovin, Yu, Dyachek, T.P.: The Influence of Dislocation Charge on
the Cleavage Surface Charge of Alkali Halide Crystals. Phys. stat. sol
(a) 92 (1985), KB1.64
Gottstein, H.: Annealing Texture Development by Mutiple Twinning in
F.C.C. Crystal, Acta. Met. 32 (1984), 1117-1138.
Green, A, Bauer, E, Dancy, J: The Influence of Impurties on the
Formation of Single Crystal Films. In: Molecular Processes on Solid
Surfaces (Hrsg.: E. Draugls, RD. Gretz, Ri. Jaffee). New York
McGraw-Hill 1969, S. 477-497,
Greenwood, N.N.: lonenkrstalle, Giterdefekte und Nichtstöchiometri-
sche Verbindungen. Weinheim: Verlag Chemie 1973, S. 724
Grünbaum, E.: List of Epitaxial Systems. In: Epitaxial Growth (Hrsg.
JW. Matthews). New York: Academic Press 1975, TellB, S. 611-674,
Haliwell, MAG, Lyons, M.H., Hil, MJ: The Interpretation of X-ray
Rocking Curves from Il-V.Semiconductor Device Structures. J. Cryst
Growth 68 (1984), 523-581
Hansen, J., Pospiech, J, Lücke, K. Tables for Texture Analysis of Cubic,
Crystals. Brin: Springer 1978,
eratuverzechnis 15
[Hans7@b)
[Hersse]
tHers76)
[Harsa2]
Horse)
[Harts5a]
[Hartssb)
[Hana]
[Heinze]
(Heres)
(Hiss)
His)
(Hirs7)
(Higa)
[Hookes)
Hansson, L, Thôlén, A: Adhesion between Fine Gold Particles. Phil
Mag. A 37 (1978), 535-559.
Harsdorf, M.: Epitaktisches Wachstum dünner Schichten. Fortschr.
‘Mineralogie 42 (1966), 250-266.
Harsdorf, M.: Experimental Problems of studying Thin Film Nucleation.
‘Thin Sold Fims 32 (1976), 103-115.
Harsdorf, M.: Heterogeneous Nucleation and Growth of Thin Films
Thin Solid Films 90 (1982), 1-14.
Haradorf, M: The influence of Charged Point Detects and Gontamina-
tion of Substrate Surfaces on Nucleation. Thin Solid Films 116 (1984),
5574
Hartman, P. Perdok, WG: On the Relation between Structure and
Morphology of Costas | Acta Cyst (195), 49:52
Hartman, P. Perdok, WG: On the Relation between Structure and
Morphology of Crystals I Acta Cyst. 8 (1955), 521-524, (se able 3)
Hari, K, Jansson, AP. Venables, JA.: Nucleation and Growth inthe
System AQ/MO(100): A Comparison of UHV-SEM and AES/LEED
Observations, Surface Se. 24 (1978), 6978.
Heinemann, K, Yacamán, Ma, Yang, GY., Poppe, H.: The Structure of
‘Smal, Vapor.Deposited Parties. |. Experimental Study of Single
Crysis and Paricles with Pentagonal Profes. J. Cryst. Growth 47
(1978), 177-186,
Horres, N., Hennig-Michaell, Chr, Reichelt, K.: Orientierungsbestim-
mung epitaltischer Kristalfime mit dem Rômgentexurgoniometer.
Fortschr. Mineralogie 63 (1985), Beiheft 1, 95.
Hilebrands, B. (Univ. Köln): persönliche Mitteilung (1985).
Hilebrands, B., Mock, R., Güntherodt, G., Bechthold, P.S., Herres, N.
Elastic Surface Wave Anomalies Near the Ciuster-to-Layer Transition of
‘Au on NaCl. Solid State Commun. 60 (1988), 649-652.
Hirsch, P.B., Howie, A., Nicholson, R.B., Pashiey, D.W., Whelan, Mal.
Electron Microscopy of Thin Crystals. 2% rev. ed. Malabar, FL (USA):
Robert Krieger Publ. 1977.
Hirth, J.P., Lothe, J.: Theory of Dislocations. 2% ed. New York: Wiley
1982, S. 282-286 und 398-422
Hooke, R.: Micrographia. London: Martyn & Allesty 1665. (ztert nach
[Schn77))
[Hans7@b)
[Hersse]
tHers76)
[Harsa2]
Horse)
[Harts5a]
[Hartssb)
[Hana]
[Heinze]
(Heres)
(Hiss)
His)
(Hirs7)
(Higa)
[Hookes)
Hansson, L, Thôlén, A: Adhesion between Fine Gold Particles. Phil
Mag. A 37 (1978), 535-559.
Harsdorf, M.: Epitaktisches Wachstum dünner Schichten. Fortschr.
‘Mineralogie 42 (1966), 250-266.
Harsdorf, M.: Experimental Problems of studying Thin Film Nucleation.
‘Thin Sold Fims 32 (1976), 103-115.
Harsdorf, M.: Heterogeneous Nucleation and Growth of Thin Films
Thin Solid Films 90 (1982), 1-14.
Haradorf, M: The influence of Charged Point Detects and Gontamina-
tion of Substrate Surfaces on Nucleation. Thin Solid Films 116 (1984),
5574
Hartman, P. Perdok, WG: On the Relation between Structure and
Morphology of Costas | Acta Cyst (195), 49:52
Hartman, P. Perdok, WG: On the Relation between Structure and
Morphology of Crystals I Acta Cyst. 8 (1955), 521-524, (se able 3)
Hari, K, Jansson, AP. Venables, JA.: Nucleation and Growth inthe
System AQ/MO(100): A Comparison of UHV-SEM and AES/LEED
Observations, Surface Se. 24 (1978), 6978.
Heinemann, K, Yacamán, Ma, Yang, GY., Poppe, H.: The Structure of
‘Smal, Vapor.Deposited Parties. |. Experimental Study of Single
Crysis and Paricles with Pentagonal Profes. J. Cryst. Growth 47
(1978), 177-186,
Horres, N., Hennig-Michaell, Chr, Reichelt, K.: Orientierungsbestim-
mung epitaltischer Kristalfime mit dem Rômgentexurgoniometer.
Fortschr. Mineralogie 63 (1985), Beiheft 1, 95.
Hilebrands, B. (Univ. Köln): persönliche Mitteilung (1985).
Hilebrands, B., Mock, R., Güntherodt, G., Bechthold, P.S., Herres, N.
Elastic Surface Wave Anomalies Near the Ciuster-to-Layer Transition of
‘Au on NaCl. Solid State Commun. 60 (1988), 649-652.
Hirsch, P.B., Howie, A., Nicholson, R.B., Pashiey, D.W., Whelan, Mal.
Electron Microscopy of Thin Crystals. 2% rev. ed. Malabar, FL (USA):
Robert Krieger Publ. 1977.
Hirth, J.P., Lothe, J.: Theory of Dislocations. 2% ed. New York: Wiley
1982, S. 282-286 und 398-422
Hooke, R.: Micrographia. London: Martyn & Allesty 1665. (ztert nach
[Schn77))
116
serte
[Homer]
[Housao)
[lckesa]
(tken63)
nos}
Inose]
nos]
[80068]
[Kaise1]
[Kash77a]
[Kash77b]
[Kast78]
[Kash79]
[keshet]
[Kasnea]
Horning, R.D., Staudenmann, JL: Characterization of Thin Films, Epi-
tal Layers, and Superatices using the Precession Camera. J. Crys.
Growth 80 (1987), 125-192.
Houska, C.A.: The Investigation of Composition Variations by Difrac-
tion, In: Treatise on Materials Science and Technology. Vol. 19 Expe-
‘imental Methods. (Hrsg. H. Herman). New York: Academic Press 1980.
TellA. 8. 63-105.
Ickert, L, Schneider, H.G.: Wachstum einkistaliner Schichten. Leipzig:
VEB Deutscher Verlag für Grundstoffndustrie 1983.
Keno, S.Maruyama, H., Kato, N.: X-ray Topographic Studies of NaCl
‘Crystals Grown from Aqueous Solution with Mn lons. J. Cryst. Growth
3/4 (1968), 689-689,
Ino, S., Watanabe, D., Ogawa, S.: Epitaxial Growth of Metals on Rock:
salt Faces Cleaved in Vacuum. I. J. Phys. Soc. Jpn. 19 (1964), 881-891
Ino.S.: Epitaxial Growth of Metals on Rocksalt Faces Cleaved in
Vacuum. lI. Orientation and Structure of Gold Particles Formed in
Uttrahigh Vacuum. J. Phys. Soc. Jpn. 21 (1966), 346-362,
Ino, S., Ogawa, S.: Multiply Twinned Partides at Earlier Stages of Gold
Fim Formation on Alkalhalide Crystals. J. Phys. Soc. Jpn. 22 (1967),
1965-1374,
Jacobs, MH. Pashley, D.W., Stowell, M.J.: The Formation of Imper-
fections in Epitaxial Gold Fs, Phi. Mag. 13 (1966), 129-157.
Kaischew, R., Stoyanov, S., Kashchiev, D.: Recent Investigations on
‘Nucleation and Crystal Growth Processes, J. Cryst. Growth 52 (1981),
313.
kashchiev, D.: Growth Kinetics of Dislocation - free Interfaces and
Growth Mode of Thin Films. J. Cryst. Growth 40 (1977), 20-46.
Kashchiev, D., van der Eerden, J.P., van Leeuwen, C.: Transition from
Island to Layer Growth of Thin Films: a Monte Carlo Simulation. J. Cryst.
Growth 40 (1977), 47-58.
Kashchiev, D.: Mean Thickness at Which Vapour - deposited Thin Films
reach Continuity. Thin Solid Fims 55 (1978), 390-411
Kashchiev, D.: On the Saturation Cluster Density in Deposition of Thin
Flims from Vapours. Phys. stat. sol. 85a (1978),369-374.
Kashchiev,D.: Growth of Crystalites in Deposition from Vapours. Phys.
Stat. sol. 64a (1981), 715-721.
Kashchiev, D. (Inst. f. Physik. Chemie, Akad. d. Wisssenschaften, Sofia,
Bulgarien): persönliche Mitelung (1983).
serte
[Homer]
[Housao)
[lckesa]
(tken63)
nos}
Inose]
nos]
[80068]
[Kaise1]
[Kash77a]
[Kash77b]
[Kast78]
[Kash79]
[keshet]
[Kasnea]
Horning, R.D., Staudenmann, JL: Characterization of Thin Films, Epi-
tal Layers, and Superatices using the Precession Camera. J. Crys.
Growth 80 (1987), 125-192.
Houska, C.A.: The Investigation of Composition Variations by Difrac-
tion, In: Treatise on Materials Science and Technology. Vol. 19 Expe-
‘imental Methods. (Hrsg. H. Herman). New York: Academic Press 1980.
TellA. 8. 63-105.
Ickert, L, Schneider, H.G.: Wachstum einkistaliner Schichten. Leipzig:
VEB Deutscher Verlag für Grundstoffndustrie 1983.
Keno, S.Maruyama, H., Kato, N.: X-ray Topographic Studies of NaCl
‘Crystals Grown from Aqueous Solution with Mn lons. J. Cryst. Growth
3/4 (1968), 689-689,
Ino, S., Watanabe, D., Ogawa, S.: Epitaxial Growth of Metals on Rock:
salt Faces Cleaved in Vacuum. I. J. Phys. Soc. Jpn. 19 (1964), 881-891
Ino.S.: Epitaxial Growth of Metals on Rocksalt Faces Cleaved in
Vacuum. lI. Orientation and Structure of Gold Particles Formed in
Uttrahigh Vacuum. J. Phys. Soc. Jpn. 21 (1966), 346-362,
Ino, S., Ogawa, S.: Multiply Twinned Partides at Earlier Stages of Gold
Fim Formation on Alkalhalide Crystals. J. Phys. Soc. Jpn. 22 (1967),
1965-1374,
Jacobs, MH. Pashley, D.W., Stowell, M.J.: The Formation of Imper-
fections in Epitaxial Gold Fs, Phi. Mag. 13 (1966), 129-157.
Kaischew, R., Stoyanov, S., Kashchiev, D.: Recent Investigations on
‘Nucleation and Crystal Growth Processes, J. Cryst. Growth 52 (1981),
313.
kashchiev, D.: Growth Kinetics of Dislocation - free Interfaces and
Growth Mode of Thin Films. J. Cryst. Growth 40 (1977), 20-46.
Kashchiev, D., van der Eerden, J.P., van Leeuwen, C.: Transition from
Island to Layer Growth of Thin Films: a Monte Carlo Simulation. J. Cryst.
Growth 40 (1977), 47-58.
Kashchiev, D.: Mean Thickness at Which Vapour - deposited Thin Films
reach Continuity. Thin Solid Fims 55 (1978), 390-411
Kashchiev, D.: On the Saturation Cluster Density in Deposition of Thin
Flims from Vapours. Phys. stat. sol. 85a (1978),369-374.
Kashchiev,D.: Growth of Crystalites in Deposition from Vapours. Phys.
Stat. sol. 64a (1981), 715-721.
Kashchiev, D. (Inst. f. Physik. Chemie, Akad. d. Wisssenschaften, Sofia,
Bulgarien): persönliche Mitelung (1983).
eratunverechnis 17
Ikasnes)
[Kears8]
[Kehos7]
tKe182]
[Reize]
[Kepa]
[Koma]
[Kaus2]
[Kobbra)
[Kotz7a]
Kroh7e)
[Kubaza]
[Langss]
[Langs6)
{Langs}
Kashchiey, D.: Growth Shape of Orystaltes in Thin Fim Deposition. J.
Cryst. Growth 67 (1984), 559-565.
Kear, B.H, Pratt, P.L.: Quenching Stresses and Strains in lonic Crystals
Acta Met. 6 (1948), 457-461 (+3 Farbseiten).
Kehoe, R.8. On the Texture of Evaporated Fims. Pi. Mag. 2 (Ser. 6]
(1987), 455-468,
Keler, KW, Höche, H: Molekulare Prozesse auf Kitallobarlächen. In:
Elektronenmikroskopie in der Festkörperphysik (Hrsg.: H. Bethge & J
Heydenreich). Berin: Springer 1982, S. 407-428.
Keller, KM: Hil Formation by Two-Dimensional Nucleation as One
Mode of Crystal Growth. J. Cryst. Growth 78 (1896), 609-518.
Kepler, J: Strona Seu de Nive Sexangula. Frankfurt a. M. 1611. (Uber
setzung: H. Strunz & H. Borm: Uber den hexagonaien Schnee. Acta
Alberina Ratbonensia 22 (1986/68), 7-25). (tir nach: [WIKES])
Kem, R: Croissance épitaxique (aspects topologques et structurauy).
Bul Minéral. 101 (1978), 202-299,
Klaua, M.: Wachstum und Struktur dünner Schichten. In: Elektronen-
mkroskopl in der Festkörperphysik (Hrsg.: H. Bethge & J. Heyden-
reich). Berin: Springer 1982, S. 429-448.
Kobbe, U, Schuon, H.: Automatisch registrierendes Texturgoniometer
nach Lücke. Siemens-Zeitschrt 47 (1973), 119-123.
Kotz6, LA, Lombaard, LC, Henning, C.A.O.: The Accomodation of
Epitaxial Metal Embryos on Virgin Alkali Halide Surfaces. Thin Solid
Films 23 (1974), 221-232.
Krohn, M., Bethge, H.: Some Problems in Nucieation Phenomena, Thin
Solis Fims 57 (1979, 227-250.
Kubaschewski, O. Alcock, C.B.: Metallurgical Thermochemistry. 5" ed.
Now York: Pergamon 1979.
Lang, AR: Focusing Transmission Specimen Technique for the Xray
Difractometer. Rev. Sci. Instrum, 26 (1955), 680-689.
Lang, AR: Difracted-Beam Monochromatization Techniques in X-Ray
Difractometry. Rev. Sci. Instrum. 27 (1956), 17-25.
Lang, AR., Miuscov, VF: Dislocation Configurations Observed in
Magnesium Oxide by Xray topography. Phil. Mag. 10 (1964), 263-268.
Lang, AR. Miuscov, V/F: Xray Topography of Decorated Dislocations
in Magnesium Oxide. Report AERE-R4879, Harwell 1965.
Ikasnes)
[Kears8]
[Kehos7]
tKe182]
[Reize]
[Kepa]
[Koma]
[Kaus2]
[Kobbra)
[Kotz7a]
Kroh7e)
[Kubaza]
[Langss]
[Langs6)
{Langs}
Kashchiey, D.: Growth Shape of Orystaltes in Thin Fim Deposition. J.
Cryst. Growth 67 (1984), 559-565.
Kear, B.H, Pratt, P.L.: Quenching Stresses and Strains in lonic Crystals
Acta Met. 6 (1948), 457-461 (+3 Farbseiten).
Kehoe, R.8. On the Texture of Evaporated Fims. Pi. Mag. 2 (Ser. 6]
(1987), 455-468,
Keler, KW, Höche, H: Molekulare Prozesse auf Kitallobarlächen. In:
Elektronenmikroskopie in der Festkörperphysik (Hrsg.: H. Bethge & J
Heydenreich). Berin: Springer 1982, S. 407-428.
Keller, KM: Hil Formation by Two-Dimensional Nucleation as One
Mode of Crystal Growth. J. Cryst. Growth 78 (1896), 609-518.
Kepler, J: Strona Seu de Nive Sexangula. Frankfurt a. M. 1611. (Uber
setzung: H. Strunz & H. Borm: Uber den hexagonaien Schnee. Acta
Alberina Ratbonensia 22 (1986/68), 7-25). (tir nach: [WIKES])
Kem, R: Croissance épitaxique (aspects topologques et structurauy).
Bul Minéral. 101 (1978), 202-299,
Klaua, M.: Wachstum und Struktur dünner Schichten. In: Elektronen-
mkroskopl in der Festkörperphysik (Hrsg.: H. Bethge & J. Heyden-
reich). Berin: Springer 1982, S. 429-448.
Kobbe, U, Schuon, H.: Automatisch registrierendes Texturgoniometer
nach Lücke. Siemens-Zeitschrt 47 (1973), 119-123.
Kotz6, LA, Lombaard, LC, Henning, C.A.O.: The Accomodation of
Epitaxial Metal Embryos on Virgin Alkali Halide Surfaces. Thin Solid
Films 23 (1974), 221-232.
Krohn, M., Bethge, H.: Some Problems in Nucieation Phenomena, Thin
Solis Fims 57 (1979, 227-250.
Kubaschewski, O. Alcock, C.B.: Metallurgical Thermochemistry. 5" ed.
Now York: Pergamon 1979.
Lang, AR: Focusing Transmission Specimen Technique for the Xray
Difractometer. Rev. Sci. Instrum, 26 (1955), 680-689.
Lang, AR: Difracted-Beam Monochromatization Techniques in X-Ray
Difractometry. Rev. Sci. Instrum. 27 (1956), 17-25.
Lang, AR., Miuscov, VF: Dislocation Configurations Observed in
Magnesium Oxide by Xray topography. Phil. Mag. 10 (1964), 263-268.
Lang, AR. Miuscov, V/F: Xray Topography of Decorated Dislocations
in Magnesium Oxide. Report AERE-R4879, Harwell 1965.
118
Lteraturverzeehnis
(Lass34)
[Lassas]
(1881)
11872]
ILeLa78
ILenge7]
[Lunes]
{Lora74)
[Marcos]
(Mark76]
[Marke]
(Marr79}
[Mass71]
Lassen, H.: Flachengiterntererenzen mit Eloktronenstrahlen an dün-
nen Siberschichten. Physik. Zeitschr. 35 (1994), 172-175.
Lassen, H., Brick, L: Herstelung von dünnen Sibereinkristllen und
Thre Untersuchung mit Elektronenstrahlen. Ann. Phys. 22 (1985),85-72.
LANDOLT-BÖRNSTEIN Zahlenwerte und Funktionen aus Physik,
Chemie, Astromonie, Geophysik und Technik 6. Aufl. (Hrsg. J. Bartels
tal). Bd 11/5b Transportphänomene I. Berlin: Springer 1961, S. 238.
LANDOLT-BORNSTEIN Zahlenwerte und Funktionen aus Naturwis-
senschaft und Technik. Neue Serie (Hrsg.: K-H. Helhwege). Bd 11/8.
Epitaxie-Daten anorganischer und organischer Kristale. Bern: Springer
1972.
Le Lay, G, Kern, R: Physical Methods used for the Characterization of
Modes of Epitaxial Growth from the Vapor Phase. J. Cryst. Growth 44
(1978), 197-222.
Lengeler, B.: Absorptionsspoktroskopie und Totalrefexion von Rönt-
genstrahlen. in: Synchrotronstrahlung in der Fesikörperforschung (18.
IFF-Ferienkurs 16.-27.3.1987). Jüich: Kernforschungsenlage Jülich
1987, S. 18.1-18.48.
Leung, S., Mines, AG. Chung, D.D.L: Xray Ditracton (Pole Figure)
Study ol ho Eptany of Gold Thin Fims on GaAs, Thin Sold Fims 104
(1983), 109-131
Lord, DS, Patton, M: Elctrons and the Epitaxial Growth of Metals on
Alta Haldes. Thin Solá Fims 21 (1974), 947-356
Marcus, A.B.: The Characterization of Sold Thin Films and Surfaces by
Electron Microscopy and Diffraction. In: Physical Measurement and
‘Analysis of Thin Fims (Hrsg.: E.M. Murt & WG. Guldner). New York:
Plenum 1969, S. 105-137.
Markov, J, Kaischew, R.: Influence of Supersaturation on the Mode of
Crystalization on Crystaline Substrates. Thin Solid Films 32 (1976), 163-
167,
Marks, LD, Smith, D.J: High Resolution Studies of Small Parties of
Gold and Siver. |. Mutiply-twinned Particles. J. Cryst. Growth 54 (1981),
425-432,
‘Marra, W.C., Eisenborger, P., Cho, AY.: X-ray TotalExtemal-Refloction-
Bragg Diffraction: A Structural Study of the GaAs-Al Interface. Appl
Phys. Lett. 50 (1978), 6927-6933.
Masson, A., Métis, J.J, Kern, R.: The Development of Epitaxy by Sur-
face Migration of Crystalites. In: Advances in Epitaxy and Endotaxy
Lteraturverzeehnis
(Lass34)
[Lassas]
(1881)
11872]
ILeLa78
ILenge7]
[Lunes]
{Lora74)
[Marcos]
(Mark76]
[Marke]
(Marr79}
[Mass71]
Lassen, H.: Flachengiterntererenzen mit Eloktronenstrahlen an dün-
nen Siberschichten. Physik. Zeitschr. 35 (1994), 172-175.
Lassen, H., Brick, L: Herstelung von dünnen Sibereinkristllen und
Thre Untersuchung mit Elektronenstrahlen. Ann. Phys. 22 (1985),85-72.
LANDOLT-BÖRNSTEIN Zahlenwerte und Funktionen aus Physik,
Chemie, Astromonie, Geophysik und Technik 6. Aufl. (Hrsg. J. Bartels
tal). Bd 11/5b Transportphänomene I. Berlin: Springer 1961, S. 238.
LANDOLT-BORNSTEIN Zahlenwerte und Funktionen aus Naturwis-
senschaft und Technik. Neue Serie (Hrsg.: K-H. Helhwege). Bd 11/8.
Epitaxie-Daten anorganischer und organischer Kristale. Bern: Springer
1972.
Le Lay, G, Kern, R: Physical Methods used for the Characterization of
Modes of Epitaxial Growth from the Vapor Phase. J. Cryst. Growth 44
(1978), 197-222.
Lengeler, B.: Absorptionsspoktroskopie und Totalrefexion von Rönt-
genstrahlen. in: Synchrotronstrahlung in der Fesikörperforschung (18.
IFF-Ferienkurs 16.-27.3.1987). Jüich: Kernforschungsenlage Jülich
1987, S. 18.1-18.48.
Leung, S., Mines, AG. Chung, D.D.L: Xray Ditracton (Pole Figure)
Study ol ho Eptany of Gold Thin Fims on GaAs, Thin Sold Fims 104
(1983), 109-131
Lord, DS, Patton, M: Elctrons and the Epitaxial Growth of Metals on
Alta Haldes. Thin Solá Fims 21 (1974), 947-356
Marcus, A.B.: The Characterization of Sold Thin Films and Surfaces by
Electron Microscopy and Diffraction. In: Physical Measurement and
‘Analysis of Thin Fims (Hrsg.: E.M. Murt & WG. Guldner). New York:
Plenum 1969, S. 105-137.
Markov, J, Kaischew, R.: Influence of Supersaturation on the Mode of
Crystalization on Crystaline Substrates. Thin Solid Films 32 (1976), 163-
167,
Marks, LD, Smith, D.J: High Resolution Studies of Small Parties of
Gold and Siver. |. Mutiply-twinned Particles. J. Cryst. Growth 54 (1981),
425-432,
‘Marra, W.C., Eisenborger, P., Cho, AY.: X-ray TotalExtemal-Refloction-
Bragg Diffraction: A Structural Study of the GaAs-Al Interface. Appl
Phys. Lett. 50 (1978), 6927-6933.
Masson, A., Métis, J.J, Kern, R.: The Development of Epitaxy by Sur-
face Migration of Crystalites. In: Advances in Epitaxy and Endotaxy
torturar 119
(Mattes)
[Maris]
(atta)
[Mayeso]
[Mends2]
[Mess82]
[Mieioo]
[Munees)
(Muroe2]
[Murtso]
[Neges]
[Papis2]
(Parse)
(Pars9]
(Hrsg: H.G. Schneider & V. Ruth). Leipzig: VES Deutscher Verlag for
Grundstofindustie 1971, S. 103-128.
Matthews, J.W., Grúnbaum, E.: The Structure of Gold Films Grown in
Ultrahigh Vacuum on Sodium Chloride Substrates. Phi. Mag. 11
(Ser. 8] (1965), 1239-1244.
Matthews, JM: Growth of Face-Centred-Cubic Metals on Sodium
Chloride Substrates, J. Vac. Sci. & Technol. 3 (1966), 133-145.
Matthies, S., Wenk, H-R., Viel, G.W.: Some Basic Concepts of Texture
‘Analysis and Comparison of Three Methods to Calculate Orientation
Distributions from Pole Figures. J. Appl. Cryst. 21 (1988), 285-304.
Mayer, H.: Physik dünner Schichten. Teil. Herstellung / Dickemessung
/ Optische Eigenschaften. Stuttgart: Wiss. Verlagsges. 1950.
Mendelson, S.: Comments on "X-ray Picture of the Field of Lattice Dis-
tortions around Single Dislocations’. In: Direct Observation of Imper-
fections in Crystals (Hrsg.: J.B. Newkirk & LH. Wernick). New York:
Interscience 1962. Teil, S. 457-460.
Messerschmit, U, Appel, F.: Elementare Vorgänge bei der plastischen
Verformung. I: Eicktronenmikroskopie in der Festkörperphyeik (Hrsg.
H. Bethge & J. Heydenreich). Bern: Springer 1982, 8.295.320.
Mielke, A: Horstelung und Untersuchung suprletender Niobnitic
Schichten. Diplomarbeit. Fakutätf. Physik, Universitat Freburg, 1990.
Munekawa S.: Application of X-ray Difraction Techniques to the Semi-
Conductor Field. Rigaku J. 5 (1988), 31-34.
Murakami, M.: Strain Relaxation Mechanisms of Thin Deposited Films.
CRC Crit Rev. in Sold Stato and Mater. Sciences 11 (1982), 317-354.
Mur, E.M., Guidner, W.G. (Hrsg): Physical Measurement and Analysis
Of Thin Films, New York: Plenum 1969,
‘Niedermayer, R.: Probleme einer exakten Schichtdickenbestimmung. In:
Grundprobleme der Physik dinner Schichten (Hrsg.: R. Niedermayer &
H. Mayer). Göltingen: Vandenhoeck & Ruprecht 1986, S. 249-257.
Papirov, LL, Palatik, LS.: The Question of the Epitaxy of Metalic and
lonic Crystals. Sov. Phys.-Grystallography 7 (1962), 222-225.
Parratt, L.G.: Surface Studies of Solids by Total Reflection of X-rays.
Phys. Rev. 85 (1954), 059-969.
Parratt, LG, Wison, AJC: Precision Measurement of Lattice
Parameters of Polyorystaline Specimens. In: International Tables for X-
ray Crystallography. Bd Il. (Hrsg. JS. Kasper & K. Lonsdale)
Birmingham: Kynoch Press 1959. 8. 216-234
(Mattes)
[Maris]
(atta)
[Mayeso]
[Mends2]
[Mess82]
[Mieioo]
[Munees)
(Muroe2]
[Murtso]
[Neges]
[Papis2]
(Parse)
(Pars9]
(Hrsg: H.G. Schneider & V. Ruth). Leipzig: VES Deutscher Verlag for
Grundstofindustie 1971, S. 103-128.
Matthews, J.W., Grúnbaum, E.: The Structure of Gold Films Grown in
Ultrahigh Vacuum on Sodium Chloride Substrates. Phi. Mag. 11
(Ser. 8] (1965), 1239-1244.
Matthews, JM: Growth of Face-Centred-Cubic Metals on Sodium
Chloride Substrates, J. Vac. Sci. & Technol. 3 (1966), 133-145.
Matthies, S., Wenk, H-R., Viel, G.W.: Some Basic Concepts of Texture
‘Analysis and Comparison of Three Methods to Calculate Orientation
Distributions from Pole Figures. J. Appl. Cryst. 21 (1988), 285-304.
Mayer, H.: Physik dünner Schichten. Teil. Herstellung / Dickemessung
/ Optische Eigenschaften. Stuttgart: Wiss. Verlagsges. 1950.
Mendelson, S.: Comments on "X-ray Picture of the Field of Lattice Dis-
tortions around Single Dislocations’. In: Direct Observation of Imper-
fections in Crystals (Hrsg.: J.B. Newkirk & LH. Wernick). New York:
Interscience 1962. Teil, S. 457-460.
Messerschmit, U, Appel, F.: Elementare Vorgänge bei der plastischen
Verformung. I: Eicktronenmikroskopie in der Festkörperphyeik (Hrsg.
H. Bethge & J. Heydenreich). Bern: Springer 1982, 8.295.320.
Mielke, A: Horstelung und Untersuchung suprletender Niobnitic
Schichten. Diplomarbeit. Fakutätf. Physik, Universitat Freburg, 1990.
Munekawa S.: Application of X-ray Difraction Techniques to the Semi-
Conductor Field. Rigaku J. 5 (1988), 31-34.
Murakami, M.: Strain Relaxation Mechanisms of Thin Deposited Films.
CRC Crit Rev. in Sold Stato and Mater. Sciences 11 (1982), 317-354.
Mur, E.M., Guidner, W.G. (Hrsg): Physical Measurement and Analysis
Of Thin Films, New York: Plenum 1969,
‘Niedermayer, R.: Probleme einer exakten Schichtdickenbestimmung. In:
Grundprobleme der Physik dinner Schichten (Hrsg.: R. Niedermayer &
H. Mayer). Göltingen: Vandenhoeck & Ruprecht 1986, S. 249-257.
Papirov, LL, Palatik, LS.: The Question of the Epitaxy of Metalic and
lonic Crystals. Sov. Phys.-Grystallography 7 (1962), 222-225.
Parratt, L.G.: Surface Studies of Solids by Total Reflection of X-rays.
Phys. Rev. 85 (1954), 059-969.
Parratt, LG, Wison, AJC: Precision Measurement of Lattice
Parameters of Polyorystaline Specimens. In: International Tables for X-
ray Crystallography. Bd Il. (Hrsg. JS. Kasper & K. Lonsdale)
Birmingham: Kynoch Press 1959. 8. 216-234
120
torturers
[Pashes]
[Pashes]
[Pash75}
[Pato]
[Paso]
[Pautes]
[Pteis7]
[Potes]
[Pondas]
[Ponses]
[Popp75]
Poppe]
{Pouns}
Pashley, D.W.: The Nucleation, Growth, Structure and Epitaxy of Thin
Surface Fims. Adv. Phys. 14 (1965), 827-416.
Pashley, DW., Stowell, M: Nucleation and Growth of Thin Films as
‘Observed in the Electron Microscope. J. Vacuum Sci. & Technol. 3
(1966), 156-168.
Pashley, D.W.: A History Review of Epitaxy.n: Epitaxial Growth (Hrsg.
‘JW. Matthews). New York: Academic Press 1975. Tel A, S. 1-27.
Pathak, P.D., Vasavada, N.G.: Thermal Expansion of NaCl, KCI and
CsCl by X-ray Difaction and the Law of Corresponding States. Acta
Cryst. A26 (1970), 655-658.
Patterson, A.L., Kasper, JS.: Close Packing. In: International Tables for
Xray Crystallography. Bd Il. (Hrsg. JS. Kasper & K. Lonsdale).
Birmingham: Kynoch Press 1959. S. 942-354.
Paufler, P.: Physikalische Kristalographie. Berlin: Akademie Verlag
1988,
Pfeiffer, H., Hergt, R: Influence of Texture Formation on Properties of
Fims for Perpendicular Magnetic Recording. Phys. stat. sol. (a) 98
(1987), 549-558.
Pletschen, W., Herres, N., Maier, M., Seelmann-Eggebert, M., Wagner,
Voigt, A, Strunk, H.P.: Properties of Sequentialy Sputtered Tungsten
‘Siicide Thin fims. Appl. Sur. Sci. 38 (1989), 259-268,
Pond, R.C.: Crystallographic Analysis of Domain Formation in Epitaxial
Flims. J. Cryst. Grow 73 (1988), 846-950.
Pons, F., Megten, S., Pivin, J.C., Pequignot, M., Mairey, D., Roques:
Gammes, C.: Application of a Grazing Incidence X-ray Diffraction Tech.
rique to the Depth-Resolved Analysis of Structural Transformations due
to Surface Treatments. J. Appl. Cryst 21 (1988), 197-205.
Poppa, H.: Studies of Thin-Fim Nucleation and Growth by Transmission
Electron Microscopy. In: Epitaxial Growth. (Hrsg.: J. W. Matthews). New
York: Academic Press 1975, TellB, S. 215-279.
Poppa, H.: Model Studies in Catalysis with UHV-Deposited Metal Par-
ticles and Clusters. Vacuum 34 (1984), 1081-1095.
Pound, G.M., Karge, H.: Die heterogene Keimbidung und ihr Einfluß aut
die Struktur dünner Schichten. In: Grundprobleme der Physik dünner
Schichten (Hrsg: R. Niedermayer & H. Mayer). Göttingen:
Vandenhoeck & Ruprecht 1966, S. 19-28.
torturers
[Pashes]
[Pashes]
[Pash75}
[Pato]
[Paso]
[Pautes]
[Pteis7]
[Potes]
[Pondas]
[Ponses]
[Popp75]
Poppe]
{Pouns}
Pashley, D.W.: The Nucleation, Growth, Structure and Epitaxy of Thin
Surface Fims. Adv. Phys. 14 (1965), 827-416.
Pashley, DW., Stowell, M: Nucleation and Growth of Thin Films as
‘Observed in the Electron Microscope. J. Vacuum Sci. & Technol. 3
(1966), 156-168.
Pashley, D.W.: A History Review of Epitaxy.n: Epitaxial Growth (Hrsg.
‘JW. Matthews). New York: Academic Press 1975. Tel A, S. 1-27.
Pathak, P.D., Vasavada, N.G.: Thermal Expansion of NaCl, KCI and
CsCl by X-ray Difaction and the Law of Corresponding States. Acta
Cryst. A26 (1970), 655-658.
Patterson, A.L., Kasper, JS.: Close Packing. In: International Tables for
Xray Crystallography. Bd Il. (Hrsg. JS. Kasper & K. Lonsdale).
Birmingham: Kynoch Press 1959. S. 942-354.
Paufler, P.: Physikalische Kristalographie. Berlin: Akademie Verlag
1988,
Pfeiffer, H., Hergt, R: Influence of Texture Formation on Properties of
Fims for Perpendicular Magnetic Recording. Phys. stat. sol. (a) 98
(1987), 549-558.
Pletschen, W., Herres, N., Maier, M., Seelmann-Eggebert, M., Wagner,
Voigt, A, Strunk, H.P.: Properties of Sequentialy Sputtered Tungsten
‘Siicide Thin fims. Appl. Sur. Sci. 38 (1989), 259-268,
Pond, R.C.: Crystallographic Analysis of Domain Formation in Epitaxial
Flims. J. Cryst. Grow 73 (1988), 846-950.
Pons, F., Megten, S., Pivin, J.C., Pequignot, M., Mairey, D., Roques:
Gammes, C.: Application of a Grazing Incidence X-ray Diffraction Tech.
rique to the Depth-Resolved Analysis of Structural Transformations due
to Surface Treatments. J. Appl. Cryst 21 (1988), 197-205.
Poppa, H.: Studies of Thin-Fim Nucleation and Growth by Transmission
Electron Microscopy. In: Epitaxial Growth. (Hrsg.: J. W. Matthews). New
York: Academic Press 1975, TellB, S. 215-279.
Poppa, H.: Model Studies in Catalysis with UHV-Deposited Metal Par-
ticles and Clusters. Vacuum 34 (1984), 1081-1095.
Pound, G.M., Karge, H.: Die heterogene Keimbidung und ihr Einfluß aut
die Struktur dünner Schichten. In: Grundprobleme der Physik dünner
Schichten (Hrsg: R. Niedermayer & H. Mayer). Göttingen:
Vandenhoeck & Ruprecht 1966, S. 19-28.
Ureraturversihnis 121
{Pour72]
[Puskze)
[Raets7]
[Ralseo]
[Reicsos)
[Reicaob]
[Reiesoc}
[Rei]
[Roses]
[Rosie]
[Sato72]
[Schmr7a]
ISchme2]
[Scnn77]
Pound, G.M: Selected Values of Evaporation and Condensation
‘Costfcients for Simple Substances. J. Phys. Chem. Ref. Data 1 (1972),
195-148.
Puskeppel, A, Harsdortt, M: Epitaxial Nucleation of Au on KBr (100)
‘Surfaces. Thin Solid Films 35 (1976), 99-112.
Raether, H.: Elektroneninterferenzen. In: Handbuch der Physik (Hrsg.
S. Flügae). Bern: Springer 1857, Bd 2004! (Strukturorschung), S. 443-
ES]
Ralston, JD. Ennen, H., Wennekers, P., Hiesinger, P., Herres, N.
Schneider, J, Müller, H.D., Rothemund, W., Fuchs, F., Schmalzin, J,
Thonke, K: Structural, Electrical and Optical Characterization of Single-
Crystal ErAs Layers Grown on GaAs by MBE. J. Electr. Mater. 19
(1990), 555-560.
Roichet,, K, Lampert, B.: The Examination of Crystal Surfaces by Metal
Decoration. Pt. 1: Theoretical Background. Vacuum 30 (1980), 907-313.
Reichelt, K, Lampert, B.: The Examination of Crystal Surfaces by Metal
Decoration. Pt. I: Experiments. Vacuum 20 (1980), 383-410.
Reichelt, K., Lampert, B., Siegers, H.-P.: The Determination of the Inte
‘grated Condensation Coeficient of Gold on NaCl Cleavage Faces by
Rutherford lon Backscattering. Surface Sci. 93 (1980), 159-174,
Reichelt, K: Keimbildung und Wachstum von Schichten. Vakuum-
Technik 26 (1987), 2-22.
Reiss, H.: Rotation and Translation of Islands in the Growth of Hetero-
epitaxial Fims. J. App. Phys. 29 (1968), 5045-5061
Robins, JL, Rhodin, T.N., Gerlach, RL: Dislocation Structures in
Cleaved Magnesium Oxide, J. Appl. Phys. 37 (1966), 3893-3908.
Sato, H.: Film Growth. In: Ann. Rev. Mater. Sci. (Hrsg. R.A. Huggins,
RH. Bube & RW. Roberts). Palo Alto: Annual Reviews Inc. 1972. Bd 2,
8.217.252.
Schmeisser, H., Harsdort, M.: Improvement of Experimental Work on
‘Nucleation Kinetics by Means of a "Quantiment 720° Image Analysing
Computer. Thin Solid Films 14 (1972), 321-331
‘Schmidt, V.: Mikroprozesse des Bruchos. In: Elektronenmikroskopie in
der Festkörperphysik (Hrsg: H. Bethge & J. Heydenreich). Berin:
Springer 1982, S. 321-340.
Schneer, C.J. (Hrsg.) Crystal Form and Structure (Benchmark Papers
in Geology. Bd 34) Stroudsburg, PA. (USA): Dowden, Hutchinson &
Ross 1977.
{Pour72]
[Puskze)
[Raets7]
[Ralseo]
[Reicsos)
[Reicaob]
[Reiesoc}
[Rei]
[Roses]
[Rosie]
[Sato72]
[Schmr7a]
ISchme2]
[Scnn77]
Pound, G.M: Selected Values of Evaporation and Condensation
‘Costfcients for Simple Substances. J. Phys. Chem. Ref. Data 1 (1972),
195-148.
Puskeppel, A, Harsdortt, M: Epitaxial Nucleation of Au on KBr (100)
‘Surfaces. Thin Solid Films 35 (1976), 99-112.
Raether, H.: Elektroneninterferenzen. In: Handbuch der Physik (Hrsg.
S. Flügae). Bern: Springer 1857, Bd 2004! (Strukturorschung), S. 443-
ES]
Ralston, JD. Ennen, H., Wennekers, P., Hiesinger, P., Herres, N.
Schneider, J, Müller, H.D., Rothemund, W., Fuchs, F., Schmalzin, J,
Thonke, K: Structural, Electrical and Optical Characterization of Single-
Crystal ErAs Layers Grown on GaAs by MBE. J. Electr. Mater. 19
(1990), 555-560.
Roichet,, K, Lampert, B.: The Examination of Crystal Surfaces by Metal
Decoration. Pt. 1: Theoretical Background. Vacuum 30 (1980), 907-313.
Reichelt, K, Lampert, B.: The Examination of Crystal Surfaces by Metal
Decoration. Pt. I: Experiments. Vacuum 20 (1980), 383-410.
Reichelt, K., Lampert, B., Siegers, H.-P.: The Determination of the Inte
‘grated Condensation Coeficient of Gold on NaCl Cleavage Faces by
Rutherford lon Backscattering. Surface Sci. 93 (1980), 159-174,
Reichelt, K: Keimbildung und Wachstum von Schichten. Vakuum-
Technik 26 (1987), 2-22.
Reiss, H.: Rotation and Translation of Islands in the Growth of Hetero-
epitaxial Fims. J. App. Phys. 29 (1968), 5045-5061
Robins, JL, Rhodin, T.N., Gerlach, RL: Dislocation Structures in
Cleaved Magnesium Oxide, J. Appl. Phys. 37 (1966), 3893-3908.
Sato, H.: Film Growth. In: Ann. Rev. Mater. Sci. (Hrsg. R.A. Huggins,
RH. Bube & RW. Roberts). Palo Alto: Annual Reviews Inc. 1972. Bd 2,
8.217.252.
Schmeisser, H., Harsdort, M.: Improvement of Experimental Work on
‘Nucleation Kinetics by Means of a "Quantiment 720° Image Analysing
Computer. Thin Solid Films 14 (1972), 321-331
‘Schmidt, V.: Mikroprozesse des Bruchos. In: Elektronenmikroskopie in
der Festkörperphysik (Hrsg: H. Bethge & J. Heydenreich). Berin:
Springer 1982, S. 321-340.
Schneer, C.J. (Hrsg.) Crystal Form and Structure (Benchmark Papers
in Geology. Bd 34) Stroudsburg, PA. (USA): Dowden, Hutchinson &
Ross 1977.
122
eratuverzechnis
[Schos2]
[Schu49]
[Schue7]
[Schuss]
[Schwes]
[Segmes]
[Segms7)
[Segmea}
[tuse7]
[Smts1]
[Staue7)
[sten76]
[Steneo]
{sires}
[Stowes]
Scholz, R., Wolterdorf, J: Versetzungsstrukturen in Korngrenzen und
Phasengrenzen. In: Elektronenmikroskopie in der Festkérperphysik
(Hrsg. H. Bethge & J. Heydenreich). Berin: Springer 1982, 8.447-472.
‘Schulz, LG.: A Direct Method of Determining Preferred Orientation of a
Fiat Reflection Sample using a Geiger Counter X-ray Spectrometer. J.
‘Appl. Phys. 20 (1949), 1030-1096.
‘Schuster, M. (Siemens ZFE, München): persönliche Mitelung (1987).
Schumann, B., Tempel, A, Kühn, G.: Epitaxy of AMBIIG M Semicon-
ductors. Cryst Res. Technol. 23 (1988), 9-16,
‘Schwartz, M. Witt, F.: Determination of Quanttative Pole Figures for Fat
‘Thin Films on a Substrate. Trans. Met. Soc. AIME 236 (1966), 226-223.
Segmüler, A: Characterization of Epitaxial Films by X-ray Diffraction.
‘Adv. X-ray Analysis 29 (1985), 359-268,
‘Segmiller, A: Characterization of Epitaxial Films by Grazing-Incidence
Xray Diffraction. Thin Solid Fims 154 (1987), 39-42.
Segmüler, A, Murakami, M.: X-ray Diffraction Analysis of Strains and
‘Stresses in Thin Films. In: Analytical Techniques for Thin Films. Treatise
(on Materials Science and Technology (Hrsg.: KN. Tu & R. Rosenberg)
Now York: Academic Press 1988. Bd 27, S. 143-200.
Slusky, S.E.G., Macrander, AT.: Xray fraction with a Four-Reflection
Monochromator. J. Appl. Cryst. 20 (1987), 522-528,
‘Smith, D.J., Marks, L.D.: High Resolution Studies of Small Particles of
Gold and Siver. I. Single Crystals, Lamellar Twins and Polyparicies.
J. Cryst. Growth $4 (1981), 433-438,
Staudenmann, J-L, Horning, R.D., Knox, A.D.: Buerger Precession
Camera and Overall Characterization of Thin Films and Flat-Plate
‘Crystals. J. Appl. Cryst 20 (1987), 210-221
Stenzel, H., Bethge, H.: An Investigation of Heterogeneous Nucleation
on Point Defects. Thin Solid Films 32 (1976), 287-270.
Stenzel, H., Vell, H.D., Krohn, M: New Experimental Results on Nuc-
leation of Au on NaCl: Dependence on Depostion Rate and Time. Kris.
u. Techn. 15 (1980), 255-282.
Strand, D..: Electron-Bombardmentinduced Changes in the Growth
and Epitaxy of Evaporated Gold Fims. Appl. Phys. Lett. 8 (1966), 326-
22,
Stowell, M.J.: Surface Processes in Thin-Film Growth. In: Molecular
Processes on Solid Surfaces (Hrsg: E. Drauglis, R.D. Greiz & Rll
Jaffee). New York: MeGraw-Hil 1969, S. 481-477.
eratuverzechnis
[Schos2]
[Schu49]
[Schue7]
[Schuss]
[Schwes]
[Segmes]
[Segms7)
[Segmea}
[tuse7]
[Smts1]
[Staue7)
[sten76]
[Steneo]
{sires}
[Stowes]
Scholz, R., Wolterdorf, J: Versetzungsstrukturen in Korngrenzen und
Phasengrenzen. In: Elektronenmikroskopie in der Festkérperphysik
(Hrsg. H. Bethge & J. Heydenreich). Berin: Springer 1982, 8.447-472.
‘Schulz, LG.: A Direct Method of Determining Preferred Orientation of a
Fiat Reflection Sample using a Geiger Counter X-ray Spectrometer. J.
‘Appl. Phys. 20 (1949), 1030-1096.
‘Schuster, M. (Siemens ZFE, München): persönliche Mitelung (1987).
Schumann, B., Tempel, A, Kühn, G.: Epitaxy of AMBIIG M Semicon-
ductors. Cryst Res. Technol. 23 (1988), 9-16,
‘Schwartz, M. Witt, F.: Determination of Quanttative Pole Figures for Fat
‘Thin Films on a Substrate. Trans. Met. Soc. AIME 236 (1966), 226-223.
Segmüler, A: Characterization of Epitaxial Films by X-ray Diffraction.
‘Adv. X-ray Analysis 29 (1985), 359-268,
‘Segmiller, A: Characterization of Epitaxial Films by Grazing-Incidence
Xray Diffraction. Thin Solid Fims 154 (1987), 39-42.
Segmüler, A, Murakami, M.: X-ray Diffraction Analysis of Strains and
‘Stresses in Thin Films. In: Analytical Techniques for Thin Films. Treatise
(on Materials Science and Technology (Hrsg.: KN. Tu & R. Rosenberg)
Now York: Academic Press 1988. Bd 27, S. 143-200.
Slusky, S.E.G., Macrander, AT.: Xray fraction with a Four-Reflection
Monochromator. J. Appl. Cryst. 20 (1987), 522-528,
‘Smith, D.J., Marks, L.D.: High Resolution Studies of Small Particles of
Gold and Siver. I. Single Crystals, Lamellar Twins and Polyparicies.
J. Cryst. Growth $4 (1981), 433-438,
Staudenmann, J-L, Horning, R.D., Knox, A.D.: Buerger Precession
Camera and Overall Characterization of Thin Films and Flat-Plate
‘Crystals. J. Appl. Cryst 20 (1987), 210-221
Stenzel, H., Bethge, H.: An Investigation of Heterogeneous Nucleation
on Point Defects. Thin Solid Films 32 (1976), 287-270.
Stenzel, H., Vell, H.D., Krohn, M: New Experimental Results on Nuc-
leation of Au on NaCl: Dependence on Depostion Rate and Time. Kris.
u. Techn. 15 (1980), 255-282.
Strand, D..: Electron-Bombardmentinduced Changes in the Growth
and Epitaxy of Evaporated Gold Fims. Appl. Phys. Lett. 8 (1966), 326-
22,
Stowell, M.J.: Surface Processes in Thin-Film Growth. In: Molecular
Processes on Solid Surfaces (Hrsg: E. Drauglis, R.D. Greiz & Rll
Jaffee). New York: MeGraw-Hil 1969, S. 481-477.
torturers 123
[stow75}
[Steg]
(Tanna
[rayas]
[Ueda71]
{Ushes2]
[Ushe87a]
[Ushes7b]
[Ushe87c]
[Vetta2a]
[Vetta2o]
[vena75}
[Venasa]
Stowel, M.J.: Defects in Epitaxial Deposits. In: Epitaxial Growth (Hrsg
JW. Matthews). New York: Academic Press 1975, TellB, S. 497-492.
Strzker, B.: Materialanalyse mit lonenstrahlen. In: Dünne Schichten und
Schichtsysteme (17. IFF-Forienkurs 3. - 14. 3. 1986). Jilich: Kem-
forschungsanlage Júlich 1986, S. 213-224.
Strunk,H.:Plastiziát von NaCLElnkristalen, Elektronenmikroskopische
und róntgenographische Untersuchung. Diss. Univ. Stuttgart 1973.
‘Tanner, BK, Miles, SJ, Peterson, G.G., Sacks, R.N.: Measurement of
‘Aluminum Concentration in GaAlAs Epitaxial Layers by Double Avis X-
ray Difraction, Mater. Letters Z (1988), 230-241.
Trayanov, A, Kashchiev, D. Growth Shape of Crystalites on a Sub-
strate: A Monte Carlo Simulation. J. Cryst. Growth 78 (1888), 399-407.
Ueda, R., Inuzuka, T.: Crystal Surface Effects on the Nucleation and
Epitaxial Growth of Gold Deposits from the Vapour Phase. J. Cryst
Growth 9 (1971), 79-83.
Usher, B.F., Robins, JL: The Mobility of Gold Clusters on Sodium
Chloride at Temperatures between 123 K and Ambient. Thin Solid Films
90 (1982), 18-18.
Usher, B.F., Robins, JL: The Role of Preferred Surface Sites in the
Nucleation and Grow of Gold on Sodium Chore. I: The Influence of
Low Energy Electrons. Thin Sold Fims 149 (1987), 351-362.
Usher, BF, Robins, JL: The Role of Preferred Surface Stes in the
Nucleation and Growth of Gold on Sodium Chloride. I: Reanalsis of
‘Two Comprehensive Studie. Thin Sold Flms 149 (1967), 63-383.
Usher, B.F., Robins, JL: The Initial Nucleation and Growth of Gold on
‘Sodium Chloride for Substrate Temperatures between 123 and 448 K.
‘Thin Solid Films 155 (1987), 267-283.
Velo, H.D., Stenzel, H, Krohn, M.: Nucleation Data for Gold on Pure
NaC! Surfaces. Thin Solid Films 98 (1982), 115-124,
Velfo, H.D., Krohn, M: Root Function Solutions in a Nucleation Theory
Considering Small Custer Mobilty. Thin Solid Films 98 (1982), 125-138,
‘Venables, JA, Price, G.L: Nucleation of Thin Films. In: Epitaxial Growth
(Hrsg. JW. Matthews). New York: Academic Press 1975, Teil 8, S. 381-
436,
Venables, J.A., Spiler, G.D.T., Hanbücken, M.: Nucleation and Growth
of Thin Fims. Rep. Prog. Phys. 47 (1984), 399-458,
[stow75}
[Steg]
(Tanna
[rayas]
[Ueda71]
{Ushes2]
[Ushe87a]
[Ushes7b]
[Ushe87c]
[Vetta2a]
[Vetta2o]
[vena75}
[Venasa]
Stowel, M.J.: Defects in Epitaxial Deposits. In: Epitaxial Growth (Hrsg
JW. Matthews). New York: Academic Press 1975, TellB, S. 497-492.
Strzker, B.: Materialanalyse mit lonenstrahlen. In: Dünne Schichten und
Schichtsysteme (17. IFF-Forienkurs 3. - 14. 3. 1986). Jilich: Kem-
forschungsanlage Júlich 1986, S. 213-224.
Strunk,H.:Plastiziát von NaCLElnkristalen, Elektronenmikroskopische
und róntgenographische Untersuchung. Diss. Univ. Stuttgart 1973.
‘Tanner, BK, Miles, SJ, Peterson, G.G., Sacks, R.N.: Measurement of
‘Aluminum Concentration in GaAlAs Epitaxial Layers by Double Avis X-
ray Difraction, Mater. Letters Z (1988), 230-241.
Trayanov, A, Kashchiev, D. Growth Shape of Crystalites on a Sub-
strate: A Monte Carlo Simulation. J. Cryst. Growth 78 (1888), 399-407.
Ueda, R., Inuzuka, T.: Crystal Surface Effects on the Nucleation and
Epitaxial Growth of Gold Deposits from the Vapour Phase. J. Cryst
Growth 9 (1971), 79-83.
Usher, B.F., Robins, JL: The Mobility of Gold Clusters on Sodium
Chloride at Temperatures between 123 K and Ambient. Thin Solid Films
90 (1982), 18-18.
Usher, B.F., Robins, JL: The Role of Preferred Surface Sites in the
Nucleation and Grow of Gold on Sodium Chore. I: The Influence of
Low Energy Electrons. Thin Sold Fims 149 (1987), 351-362.
Usher, BF, Robins, JL: The Role of Preferred Surface Stes in the
Nucleation and Growth of Gold on Sodium Chloride. I: Reanalsis of
‘Two Comprehensive Studie. Thin Sold Flms 149 (1967), 63-383.
Usher, B.F., Robins, JL: The Initial Nucleation and Growth of Gold on
‘Sodium Chloride for Substrate Temperatures between 123 and 448 K.
‘Thin Solid Films 155 (1987), 267-283.
Velo, H.D., Stenzel, H, Krohn, M.: Nucleation Data for Gold on Pure
NaC! Surfaces. Thin Solid Films 98 (1982), 115-124,
Velfo, H.D., Krohn, M: Root Function Solutions in a Nucleation Theory
Considering Small Custer Mobilty. Thin Solid Films 98 (1982), 125-138,
‘Venables, JA, Price, G.L: Nucleation of Thin Films. In: Epitaxial Growth
(Hrsg. JW. Matthews). New York: Academic Press 1975, Teil 8, S. 381-
436,
Venables, J.A., Spiler, G.D.T., Hanbücken, M.: Nucleation and Growth
of Thin Fims. Rep. Prog. Phys. 47 (1984), 399-458,
124
torturers
[volm26}
[vook75}
[Vooke2]
[Weineo]
[Wain77]
[Wain7a]
[Wal7s]
[Wedies]
mies]
wie]
[Mikes]
Miss]
[Wissa2]
[iss]
Volmer, M, Weber, A: Keimbidung in übersétigten Gebien. Zeitschr.
1. phys. Chemie, Stöchiometie u. Verwandischaftiehre (Leipzig) 119
(1920), 277.01
Vook, RW: Xray Difracion. In; Epiaiel Growth (Hrsg. J. W.
Matthews). New York: Academic Press 1975, Tol, S. 339-364.
Vook, RW: Structure and Growth of Thin Fims. International Metals
Reviews 27 (1982), 209-245.
Wainfan, N., Parratt, LG.: X-Ray Reflection Studies of the Anneal and
Oxidation of Some Thin Solid Films. J. Appl. Phys. 31 (1960), 1331-1397.
Do Wainer, LS. Manghi, E.: Xray Topography Study of Cleavage
Surfaces of NaCl and LiF Single Crystals. J. Appl. Cryst. 10 (1977), 128-
128.
De Wainer, L.S., Bassett, G.A: Electron Microscope Study of Surface
Markings left by Unsteady Cleavage Crack Propagation in NaCl Single
Crystals. Phil. Mag. AB (1978), 707-726.
Wallace, C.A., Ward, R.C.C.: An Xray Cyindrcal Texture Camera for
the Examination of Thin Films. J. Appl. Cryst. 8 (1975), 255-260.
Wallace, CA, Ward, R.C.C.: Xray Difracton Techniques for the
‘Analysis of Epitaxic Thin Fis. J. Appl. Cryst 8 (1975), 545-556.
Wedier, G., Wissmann, P.: Röntgenographische Untersuchungen an
autgedampiten Nickelimen. I. Textureigenschaften. Z. Naturforsch. 23a
(1968), 1537-1543.
Wedler, G., Wissmann, P.: Röntgenographische Untersuchungen an
aufgedampften Nickelfimen. I. Schichtgickenabhängigkeit der Film-
Struktur. Z. Naturforsch. 23a (1968), 1544-1548.
Wid, Ch, Herres, N., Wagner, J. Koldl, P., Anthony, T:R.: Optical and
Structural Characterization of CVD Diamond. Proc. 175! Electrochem.
Soc. Cont. 89-12 (1989), 289-286.
Wid, Ch., Heres, N., Koidl, P.: Texture Formation in Polyerystaline
Diamond Fims. J. Appl. Phys. 68 (1990), 973-978.
Wie, K-Th. Kristllzüchtung (Hrsg.: J. Bohm). 2. Auf. Berlin: VEB.
Deutscher Verlag der Wissenschaften 1988. S. 7781.
Wison, AJ.C: RóntgenstrahkPulerdifraktometre. Mathematische
‘Theorie. Eindhoven: Philip's Gloailampentabrieken 1965,
Wissmann, P., Ztzmann, H: Strukturuntersuchungen an aufgedampften
Siberfimen. Vakuum-Technik 31 (1982), 195-199,
Wit, F., Vook, R.W., Schwartz, M.: Quantitative Texture Measurement
on Evaporated Films. J. Appl Phys. 36 (1965), 3686-3687.
torturers
[volm26}
[vook75}
[Vooke2]
[Weineo]
[Wain77]
[Wain7a]
[Wal7s]
[Wedies]
mies]
wie]
[Mikes]
Miss]
[Wissa2]
[iss]
Volmer, M, Weber, A: Keimbidung in übersétigten Gebien. Zeitschr.
1. phys. Chemie, Stöchiometie u. Verwandischaftiehre (Leipzig) 119
(1920), 277.01
Vook, RW: Xray Difracion. In; Epiaiel Growth (Hrsg. J. W.
Matthews). New York: Academic Press 1975, Tol, S. 339-364.
Vook, RW: Structure and Growth of Thin Fims. International Metals
Reviews 27 (1982), 209-245.
Wainfan, N., Parratt, LG.: X-Ray Reflection Studies of the Anneal and
Oxidation of Some Thin Solid Films. J. Appl. Phys. 31 (1960), 1331-1397.
Do Wainer, LS. Manghi, E.: Xray Topography Study of Cleavage
Surfaces of NaCl and LiF Single Crystals. J. Appl. Cryst. 10 (1977), 128-
128.
De Wainer, L.S., Bassett, G.A: Electron Microscope Study of Surface
Markings left by Unsteady Cleavage Crack Propagation in NaCl Single
Crystals. Phil. Mag. AB (1978), 707-726.
Wallace, C.A., Ward, R.C.C.: An Xray Cyindrcal Texture Camera for
the Examination of Thin Films. J. Appl. Cryst. 8 (1975), 255-260.
Wallace, CA, Ward, R.C.C.: Xray Difracton Techniques for the
‘Analysis of Epitaxic Thin Fis. J. Appl. Cryst 8 (1975), 545-556.
Wedier, G., Wissmann, P.: Röntgenographische Untersuchungen an
autgedampiten Nickelimen. I. Textureigenschaften. Z. Naturforsch. 23a
(1968), 1537-1543.
Wedler, G., Wissmann, P.: Röntgenographische Untersuchungen an
aufgedampften Nickelfimen. I. Schichtgickenabhängigkeit der Film-
Struktur. Z. Naturforsch. 23a (1968), 1544-1548.
Wid, Ch, Herres, N., Wagner, J. Koldl, P., Anthony, T:R.: Optical and
Structural Characterization of CVD Diamond. Proc. 175! Electrochem.
Soc. Cont. 89-12 (1989), 289-286.
Wid, Ch., Heres, N., Koidl, P.: Texture Formation in Polyerystaline
Diamond Fims. J. Appl. Phys. 68 (1990), 973-978.
Wie, K-Th. Kristllzüchtung (Hrsg.: J. Bohm). 2. Auf. Berlin: VEB.
Deutscher Verlag der Wissenschaften 1988. S. 7781.
Wison, AJ.C: RóntgenstrahkPulerdifraktometre. Mathematische
‘Theorie. Eindhoven: Philip's Gloailampentabrieken 1965,
Wissmann, P., Ztzmann, H: Strukturuntersuchungen an aufgedampften
Siberfimen. Vakuum-Technik 31 (1982), 195-199,
Wit, F., Vook, R.W., Schwartz, M.: Quantitative Texture Measurement
on Evaporated Films. J. Appl Phys. 36 (1965), 3686-3687.
Lorean 125
(wise)
noire]
waren
wots)
[Wolts2]
[wuzsa]
[aca7s]
[Vaces1]
EZnsos]
(Zinsza)
Wit, F., Vook, RW, Luszez, 8.: X-ray Investigations on the Structure of
Siver Fims Evaporated on CaF and NaCl Single-Crystal Substrates.
Trans. Met, Soc. AIME 242 (1968), 1111-1115.
(Stoe & Cie GmbH): Verfahren und Vorrichtung der Röntgendiraktion.
Ger. Pat. DE 29 39.047 (G Of N 29/207), 20. Dez. 1962 (Anmeldetag
16. Aug. 1979)
Wollel, ER, Diercks, H-G.: Xray Diffraction Method and Apparatus.
US. Pat. Appl 4 984 122, 15. Aug. 1880.
\Wollel, ER. À Now Method for Quantitative X-ray Analysis of Muliphase
Mures. J. Appl. Cryst. 14 (1981), 291-296.
Woe, ER: Exporionces with a novel fast transmission powder
difractometry using a STOE made curved postion sensitive propor-
tional counter with an angular range of deta 2theta = 50 degrees. In:
Crystalographic Computing 3: Data Collection, Structure Determination,
Proteins, and Databases (Hrsg.: G. M. Sheldrick, C. Krüger & A.
Goddard). Oxford: Clarendon 1885. S. 61-68.
Wolf, GA, Gualter, J.G.: PBC Vector, Critical Bond Energy Ratio and
(Crystal Equilibrium Form. Amer. Mineralogist 47 (1962), 562-584,
Wutz, M., Adam, H, Walcher, W.: Theorie und Praxis der Vakuum-
technik. 2. Auf, Braunschweig: Vieweg 1982.
Yacamén, MJ, Gómez, A: Vacuum Evaporation of NaCl and KC!
Crystal Surfaces doped with Divalent Impurities, Phil Mag. 32 [Ser. 8]
(1975), 18:26.
Yacamán, M, Heinemann, K, Poppa, H:: The Determination of the
Habit Planes of Nanometer-size Single-Crystal Gold Particles. CRC Crit
Rov. in Solid State and Materials Sciences 10 (1981), 243-260,
Zinsmeister, G.: Beitrag zur Frenkel'Schen Kondensationstheorie. In:
‘Grundprobleme der Physik dünner Schichten (Hrsg. R. Niedermayer 8
H.Mayer). Gottingen: Vandenhoeck & Ruprecht 1968, S. 39-42.
Zinsmeister, G.: Gegenwártigor Stand der Theorie der Kondensation
dünner Schichten. Vakuum-Technik 22 (1973), 86:68.
(wise)
noire]
waren
wots)
[Wolts2]
[wuzsa]
[aca7s]
[Vaces1]
EZnsos]
(Zinsza)
Wit, F., Vook, RW, Luszez, 8.: X-ray Investigations on the Structure of
Siver Fims Evaporated on CaF and NaCl Single-Crystal Substrates.
Trans. Met, Soc. AIME 242 (1968), 1111-1115.
(Stoe & Cie GmbH): Verfahren und Vorrichtung der Röntgendiraktion.
Ger. Pat. DE 29 39.047 (G Of N 29/207), 20. Dez. 1962 (Anmeldetag
16. Aug. 1979)
Wollel, ER, Diercks, H-G.: Xray Diffraction Method and Apparatus.
US. Pat. Appl 4 984 122, 15. Aug. 1880.
\Wollel, ER. À Now Method for Quantitative X-ray Analysis of Muliphase
Mures. J. Appl. Cryst. 14 (1981), 291-296.
Woe, ER: Exporionces with a novel fast transmission powder
difractometry using a STOE made curved postion sensitive propor-
tional counter with an angular range of deta 2theta = 50 degrees. In:
Crystalographic Computing 3: Data Collection, Structure Determination,
Proteins, and Databases (Hrsg.: G. M. Sheldrick, C. Krüger & A.
Goddard). Oxford: Clarendon 1885. S. 61-68.
Wolf, GA, Gualter, J.G.: PBC Vector, Critical Bond Energy Ratio and
(Crystal Equilibrium Form. Amer. Mineralogist 47 (1962), 562-584,
Wutz, M., Adam, H, Walcher, W.: Theorie und Praxis der Vakuum-
technik. 2. Auf, Braunschweig: Vieweg 1982.
Yacamén, MJ, Gómez, A: Vacuum Evaporation of NaCl and KC!
Crystal Surfaces doped with Divalent Impurities, Phil Mag. 32 [Ser. 8]
(1975), 18:26.
Yacamán, M, Heinemann, K, Poppa, H:: The Determination of the
Habit Planes of Nanometer-size Single-Crystal Gold Particles. CRC Crit
Rov. in Solid State and Materials Sciences 10 (1981), 243-260,
Zinsmeister, G.: Beitrag zur Frenkel'Schen Kondensationstheorie. In:
‘Grundprobleme der Physik dünner Schichten (Hrsg. R. Niedermayer 8
H.Mayer). Gottingen: Vandenhoeck & Ruprecht 1968, S. 39-42.
Zinsmeister, G.: Gegenwártigor Stand der Theorie der Kondensation
dünner Schichten. Vakuum-Technik 22 (1973), 86:68.
Danksagung
Die voriegende Arbeit wurde am Insttut für Festkörperphysik des Forschungs-
Zentrums Jülich (KFA) durchgeführt. Mein besonderer Dank git Herm Prof. Dr. K.
Reichel für die Anregung zu dieser Arbeit seine Unterstützung bei der Durchführung
und zahlreiche klärende Diskussionen.
Wertvolle Hinweise zur Probenpráparation und zur Messtechnik verdanke ich den
Herren Prof. Dr. H. Wendi, Dr. T. Schober, Dr. H. Bleicher, Ing. K. Bickmann, Ing. K.
Fischer, Dr. P. Meuffels sowie den Teilnehmern des "Diplomanden-Tees".
Für gute Zusammenarbeit und Hilfe bei den RBS-Messungen danke ich den Herren
Dr. Ch. Buchal, Prof. Dr. B. Stitzker und Dr. 8. Mant.
Für technische Unterstützung danke ich Frau S. Meesters, Frau Ch. Dieker, Herrn M.
Rey und den Werkstätten, besonders den Herren W. Reinboth und H. Berner.
Mein Dank für ihre Hille bei der Literaturbeschaffung git Herm Dr. H. Möller-
Wenghotfer und den Mitarbeiterinnen der Zentralbibliothek der KFA Jülch, Frau K.
Poppenberger (TU Wien), meinem Bruder cand. ing. G. Herres (RWTH Aachen) und
meiner Ehefrau Dipl. BI. H. Herres.
Für ihre Hife bei den Fotoarbeiten danke ich Hermn W. Fissler, Frau G. Waßenhoven
UFF-KFA Jülich) sowie Frau L. Marek (FAG-IAF Freiburg).
Die chemische Analyse des NaC-Substrats wurde im Zentrallabor Chemische Ana-
lyse des Forschungszentrums Júlich durchgeführt. Ich danke hierfür Herm Dr. H
Heckner, Frau H. Lippert, Hern M. Michultz und Herrn Dr. G. Wott
Tele dieser Arbeit entstanden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mineralogie und
Lagorstátteniehre sowie dem Institut für Krstalographie der Rhein-Westf,
‘Technischen Hochschule Aachen. Mein Dank git hier besonders Frau Dr. Ch
Hennig-Michaeli und Herrn Prof. Dr. H. Siemes für ire Hifestelung bei der Benutzung
des Texturdifraktometers und zahlreiche wertvolle Diskussionen. Den Herren Prof.
Dr. H. Klapper und Dipl-Min. D. Götz danke ich für ihre Hile bei einigen Rönt-
‘genexperimenten und viele anregende Gespräche während der vergangenen Jahre
For wertvolle Hinweise während der verschiedenen Phasen dieser Arbeit danke ich
den Herren Prof. Dr. R. Anton (Univ. Hamburg), Dr. P.S. Bechthold (IFF-KFA Jülich),
Prof. Dr. Th. Hahn (RWTH Aachen), Dipl-Min. KH. Seidel (ehem. IFF-KFA Jülich),
Dr. B. Dischler und Dr. J. Ralston (FNG-IAF Freiburg), meinem Vater Ing. J. Herres
und meinem Bruder Dipl. Ing. R. Herres.
Die voriegende Arbeit wurde am Insttut für Festkörperphysik des Forschungs-
Zentrums Jülich (KFA) durchgeführt. Mein besonderer Dank git Herm Prof. Dr. K.
Reichel für die Anregung zu dieser Arbeit seine Unterstützung bei der Durchführung
und zahlreiche klärende Diskussionen.
Wertvolle Hinweise zur Probenpráparation und zur Messtechnik verdanke ich den
Herren Prof. Dr. H. Wendi, Dr. T. Schober, Dr. H. Bleicher, Ing. K. Bickmann, Ing. K.
Fischer, Dr. P. Meuffels sowie den Teilnehmern des "Diplomanden-Tees".
Für gute Zusammenarbeit und Hilfe bei den RBS-Messungen danke ich den Herren
Dr. Ch. Buchal, Prof. Dr. B. Stitzker und Dr. 8. Mant.
Für technische Unterstützung danke ich Frau S. Meesters, Frau Ch. Dieker, Herrn M.
Rey und den Werkstätten, besonders den Herren W. Reinboth und H. Berner.
Mein Dank für ihre Hille bei der Literaturbeschaffung git Herm Dr. H. Möller-
Wenghotfer und den Mitarbeiterinnen der Zentralbibliothek der KFA Jülch, Frau K.
Poppenberger (TU Wien), meinem Bruder cand. ing. G. Herres (RWTH Aachen) und
meiner Ehefrau Dipl. BI. H. Herres.
Für ihre Hife bei den Fotoarbeiten danke ich Hermn W. Fissler, Frau G. Waßenhoven
UFF-KFA Jülich) sowie Frau L. Marek (FAG-IAF Freiburg).
Die chemische Analyse des NaC-Substrats wurde im Zentrallabor Chemische Ana-
lyse des Forschungszentrums Júlich durchgeführt. Ich danke hierfür Herm Dr. H
Heckner, Frau H. Lippert, Hern M. Michultz und Herrn Dr. G. Wott
Tele dieser Arbeit entstanden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mineralogie und
Lagorstátteniehre sowie dem Institut für Krstalographie der Rhein-Westf,
‘Technischen Hochschule Aachen. Mein Dank git hier besonders Frau Dr. Ch
Hennig-Michaeli und Herrn Prof. Dr. H. Siemes für ire Hifestelung bei der Benutzung
des Texturdifraktometers und zahlreiche wertvolle Diskussionen. Den Herren Prof.
Dr. H. Klapper und Dipl-Min. D. Götz danke ich für ihre Hile bei einigen Rönt-
‘genexperimenten und viele anregende Gespräche während der vergangenen Jahre
For wertvolle Hinweise während der verschiedenen Phasen dieser Arbeit danke ich
den Herren Prof. Dr. R. Anton (Univ. Hamburg), Dr. P.S. Bechthold (IFF-KFA Jülich),
Prof. Dr. Th. Hahn (RWTH Aachen), Dipl-Min. KH. Seidel (ehem. IFF-KFA Jülich),
Dr. B. Dischler und Dr. J. Ralston (FNG-IAF Freiburg), meinem Vater Ing. J. Herres
und meinem Bruder Dipl. Ing. R. Herres.
Lebensiaut
29.10. 1954
Mai 1974
Jul 1974 - Ok 1975
Ok 1975
Ola. 197
Apri 1981
‘April 1981 - Febr. 1982
März 1982 - Juni 1985
soit Jul 1985
geboren in Weißenthurm, Kreis Koblenz als erster von fünf
Söhnen des Maschinenbauingenieurs Josef Herres und
seiner Ehefrau Marlene, geb. Fuchs
Abitur am Gymnasium auf der Karthause, Koblenz
Zwiienst
Studienbeginn an der Rhein..Westt. Technischen
Hochschule Aachen in der Fachrichtung Hotterkunde
Vordiplom in Mineralogie
Hauptaiplom in Mineralogie
Diplomarbeit am Institut für Kristallographio
‚Junior Research Associate in Physics am H.H. Wils
Physics Laboratory der University Bristol (GB)
Doktorand am institut für Festkörperforschung des
Forschungszentrums Jülich
‘Mitarbeiter des Fraunhoter-Insttus für Angewandte
Feskôrperphysk, Frelburg/Brsg,
29.10. 1954
Mai 1974
Jul 1974 - Ok 1975
Ok 1975
Ola. 197
Apri 1981
‘April 1981 - Febr. 1982
März 1982 - Juni 1985
soit Jul 1985
geboren in Weißenthurm, Kreis Koblenz als erster von fünf
Söhnen des Maschinenbauingenieurs Josef Herres und
seiner Ehefrau Marlene, geb. Fuchs
Abitur am Gymnasium auf der Karthause, Koblenz
Zwiienst
Studienbeginn an der Rhein..Westt. Technischen
Hochschule Aachen in der Fachrichtung Hotterkunde
Vordiplom in Mineralogie
Hauptaiplom in Mineralogie
Diplomarbeit am Institut für Kristallographio
‚Junior Research Associate in Physics am H.H. Wils
Physics Laboratory der University Bristol (GB)
Doktorand am institut für Festkörperforschung des
Forschungszentrums Jülich
‘Mitarbeiter des Fraunhoter-Insttus für Angewandte
Feskôrperphysk, Frelburg/Brsg,
English translation of some German expressions in:
"Beiträge zum Wachstum und zur Textur dünner Goldfllme auf Steinsalz™
(Contributions to the investigation of growth and texture of gold films on rock salt)
abgeschiedene Masse deposited mass
‘Abbildung Image, picture; the process of taking a picture
Abhängigkeit dependence
Abnahme decrease, diminution
Abscheidung ‘deposition
Adatom adatam (Le. single atom adsorbed on a surface)
Änderung change
‘Anwendung application
Anzahl number
‘Atombetegung, atoms deposited onto a surface
Aufdampfdauer depostion time
Aufdampfrate depostion rate
Bufereftende Atome Impinging atoms
Auftragung, diagram
‘Autwachsebene plane on which growth takes place
Auswertung evaluation
Bedeckung cover (of a surface)
Bedeckungsgrad the degree a surface is covered
Belegung atoms/mass deposited onto à surface
Bestimmung assessment, determination
Beugungsbilder Aiffraction pattern/älogram/image
Beugungsmethode lffraction method
Beugungsmuster ‘diffraction pattern
Beschreibung scription
Brauchbarkeit ‘sofulness
Clusterhöhe height of a cluster
vapour pressure
pour phase
presentation, representation
dichtgepackte Fläche losest-packed plane
Durchschnitt average
Epltaxtebedingung Condition for epitaxy’
Fehlerquellen Sources of error
Filmbildung process of forming a (continuous) film
Flimbohe height of the film (film thickness)
flächenmaig with respect to area
Fragestellung problem
Gleichgewicht equilibrium
Grenztall extreme case
Herausforderung challenge
Herstellung preparation, production
Tonen-Rockstreuung Rutherford’ buck scattering (RBS)
Kegelachsenaufnahme cone axis pattern; the process of taking a pattern
Kelmbildung, rucleation
kondensierte Atome Condensed atome
"Beiträge zum Wachstum und zur Textur dünner Goldfllme auf Steinsalz™
(Contributions to the investigation of growth and texture of gold films on rock salt)
abgeschiedene Masse deposited mass
‘Abbildung Image, picture; the process of taking a picture
Abhängigkeit dependence
Abnahme decrease, diminution
Abscheidung ‘deposition
Adatom adatam (Le. single atom adsorbed on a surface)
Änderung change
‘Anwendung application
Anzahl number
‘Atombetegung, atoms deposited onto a surface
Aufdampfdauer depostion time
Aufdampfrate depostion rate
Bufereftende Atome Impinging atoms
Auftragung, diagram
‘Autwachsebene plane on which growth takes place
Auswertung evaluation
Bedeckung cover (of a surface)
Bedeckungsgrad the degree a surface is covered
Belegung atoms/mass deposited onto à surface
Bestimmung assessment, determination
Beugungsbilder Aiffraction pattern/älogram/image
Beugungsmethode lffraction method
Beugungsmuster ‘diffraction pattern
Beschreibung scription
Brauchbarkeit ‘sofulness
Clusterhöhe height of a cluster
vapour pressure
pour phase
presentation, representation
dichtgepackte Fläche losest-packed plane
Durchschnitt average
Epltaxtebedingung Condition for epitaxy’
Fehlerquellen Sources of error
Filmbildung process of forming a (continuous) film
Flimbohe height of the film (film thickness)
flächenmaig with respect to area
Fragestellung problem
Gleichgewicht equilibrium
Grenztall extreme case
Herausforderung challenge
Herstellung preparation, production
Tonen-Rockstreuung Rutherford’ buck scattering (RBS)
Kegelachsenaufnahme cone axis pattern; the process of taking a pattern
Kelmbildung, rucleation
kondensierte Atome Condensed atome
Korgrenzo grain boundary
Kurvenverlout form of a plot
position
Lauekegel owe cone.
iteraturaberblick literature overview
Masse
Meßwort/Messwort
mittlere (Fllm-)rôhe height (of the film)
nledriger Wert Tow value
Oberfläche surface
Orientierungsbeziehung relation between two orientations
Orientierungsverteilung, distribution of orientations
Polfigur pole figure (eg. graphic representation of crystal
Orientations using a stercographlc projection)
Probe sample
Probensteile location on a sample
prozessbedingte Storung process Induced disturbance
Richtung direction
Rontgenbeugung, X-ray diffraction
Rockstreuung back scattering
Schicht layer, film
senkreche perpendicular
Stapelfehler stacking fault
Störfaktor Interference factor
Strahirichtung beam direction
Spaltapparatur device for cleaving (a crystal)
Substratbelegung atoms/mass deposited onto a substrate
Übergang. transition
Obersattigung supersaturation
Untertage Substrate,
unterschiedicher Wert different value
Untersuchung
Verbesserung
Verdampfer
vergleichbar comparable
Verlauf course, development, trend
volumenmäbig with respect to volume
Voraussetzung requirement, assumption
Wachstum growth
Wachstumsbedingung growth condition
Wachstumsbereich growth domain
weniger zahlreich less numerous
Wert value
Zunahme Increase, rise
Zusammenfassung conclusión
Zusammenhang connection
Zusammensetzung composition
Zwilling wein
Zwillingsgrenze ein boundary
Kurvenverlout form of a plot
position
Lauekegel owe cone.
iteraturaberblick literature overview
Masse
Meßwort/Messwort
mittlere (Fllm-)rôhe height (of the film)
nledriger Wert Tow value
Oberfläche surface
Orientierungsbeziehung relation between two orientations
Orientierungsverteilung, distribution of orientations
Polfigur pole figure (eg. graphic representation of crystal
Orientations using a stercographlc projection)
Probe sample
Probensteile location on a sample
prozessbedingte Storung process Induced disturbance
Richtung direction
Rontgenbeugung, X-ray diffraction
Rockstreuung back scattering
Schicht layer, film
senkreche perpendicular
Stapelfehler stacking fault
Störfaktor Interference factor
Strahirichtung beam direction
Spaltapparatur device for cleaving (a crystal)
Substratbelegung atoms/mass deposited onto a substrate
Übergang. transition
Obersattigung supersaturation
Untertage Substrate,
unterschiedicher Wert different value
Untersuchung
Verbesserung
Verdampfer
vergleichbar comparable
Verlauf course, development, trend
volumenmäbig with respect to volume
Voraussetzung requirement, assumption
Wachstum growth
Wachstumsbedingung growth condition
Wachstumsbereich growth domain
weniger zahlreich less numerous
Wert value
Zunahme Increase, rise
Zusammenfassung conclusión
Zusammenhang connection
Zusammensetzung composition
Zwilling wein
Zwillingsgrenze ein boundary
Download
Download Slideshow Get the original presentation fileQuick Actions
Statistics
- Views 0
- Slides 137
- Age 74 days
Related Slideshows
23
Earthquakes_Type of Faults_Science G8.pptx
OctabellFabila1
34 views
15
Quiz #1 Science 10 in the first quarter for jhs
HendrixAntonniAmante
34 views
9
Astronomy history from long ago till doday
ssuserbd9abe
34 views
9
Great history of astronomy from long ago till today
ssuserbd9abe
31 views
20
EARTHQUAKE-DRILL.powerpoint.............
chalobrido8
34 views
9
History of astronomy from old times to the present times
ssuserbd9abe
33 views