Charakterisierung niedrigdimensionaler Halbleiterstrukturen mittels nanofokussierter Röntgenstrahlen

Abstract

Zentrales Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Anwendung nanofokussierter Röntgenstrahlen in der hochauflösenden Röntgendiffraktion. Am Synchrotron ESRF (Frankreich) wurden mit Strahlgrößen von 100 nm bis 250 nm Teile einzelner SiGe-Inseln beleuchtet und unterschiedliche Inselensembles sowie InGaAs-Quantenpunktmoleküle analysiert. Messungen mittels Beugung unter streifendem Einfall zur Analyse der In-plane-Komponenten von Dehnungsfeldern ergänzen das Nanodiffraktions-Experiment an InGaAs-Strukturen. Unter Verwendung einer dediziert für Nanodiffraktion entwickelten Simulationsmethode, welche Finite-Elemente-Rechnungen und kinematische Streurechnungen mit einem Strahlprofil kombiniert, konnten die experimentellen reziproken Gitterkarten simuliert und interpretiert werden. Untersucht wurden die Halbleiterstrukturen hinsichtlich ihrer Form, Positionskorrelationen und der chemischen Komposition, wodurch auch die praktische Anwendbarkeit der neuen Methode demonstriert werden konnte.

A central aim of the present work is the application of nanofocused x-rays to the method of x-ray diffraction. Measurements have been performed by using a nanofocus setup at the European Synchrotron Radiation Source (France) with x-ray beams that were between 100 nm and 250 nm in size. Individual parts of a single SiGe island have been illuminated and distinct island ensembles as well as InGaAs quantum dot molecules were scanned. In case of InGaAs quantum dot molecules the nanodiffraction experiment has been accompanied by grazing incidence diffraction to analyze the in-plane strain. The diffraction patterns were interpreted and simulated using a new approach dedicated to scanning nanodiffraction which combines finite-element method and kinematical scattering with a beam profile. Information about shape, positional correlation and chemical composition of the low-dimensional structures was obtained, which also demonstrates the feasibility of the method of nanofocus x-ray diffraction.