Untersuchung tiefenabhangiger Defektprofile mittels eines monoenergetischen Positronenstrahlsystems bei simultanem Ionenbeschuss

Abstract

In dieser Arbeit werden die monoenergetische Positronen-Annihilations-Spektroskopie (PAS) und die Ionenstrahltechnik simultan angewendet. Im ersten Teil der Arbeit werden Ar+-Ionen benutzt, um die Probenoberfläche während der Positronen-Annihilations-Spektroskopie-Messung abzutragen. Für die Doppler-Verbreiterungs-Spektroskopie werden dabei Positronenenergien zwischen 3 keV und 5keV gewählt, was hochauflösende Defektuntersuchungen direkt unter der abgetragenen Oberfläche ermöglicht. Am Beispiel eines Au-Cr-Schichtsystems kann so eine signifikante verbesserte Tiefenauflösung von unter 100 nm gezeigt werden. Am Beispiel einer Cu(In,Ga)Se2-Solarzelle kann gezeigt werden, dass diese Methode sogar für dickere Proben anwendbar ist. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Implantation von 30 keV He+-Ionen in Silizium und Aluminium genutzt, um die zeitliche Entwicklung von Defektkonzentrationen mittels PAS in-situ zu untersuchen. Eine Defektgeneration aufgrund der Ionenimplantation ist messbar, nicht jedoch die zeitliche Entwicklung der Defektkonzentration.

In this work, the mono-energetic positron annihilation spectroscopy (PAS) and the ionbeam technique are applied concurrently. In the first part, Ar+ ions are used to remove the sample surface during the positron annihilation spectroscopy measurement. For Dopplerbroadening spectroscopy, positron energies between 3 keV and 5 keV are chosen, allowing for high-resolution defect studies just below the sputtered surface. Using an Au-Cr-layered system, a significantly improved depth resolution of less than 100 nm can be demonstrated. Using a Cu(In,Ga)Se2 solar cell, it is shown that this method is even applicable to thicker samples. In the second part, the implantation of 30 keV He+ ions is used to investigate the temporal evolution of the defect concentration in-situ using PAS. A defect generation due to the ion implantation is measurable, but not the temporal evolution of the defect concentration.