Reziprokes Gitter

Die Relaxation von Gitterspannungen in epitaktischen Pufferschichten und virtuellen Substraten geht häufig mit einer Schichtverkippung einher, die zu einer Reflexverschiebung führt. Bragg-Reflexe von asymmetrischen Reflexionen werden durch epitaktische Spannungen ebenfalls in Rockingkurven verschoben. 

Fehlanpassungen und Schraubenversetzungen in epitaktischen Schichten von Halbleitern können bei herkömmlichen Messungen mit hochauflösenden Rockingkurven zur Verbreiterung und Überlagerung von Reflexen führen. 

RSM-Analysen stellen eine Möglichkeit dar, diese Effekte zu filtern, so dass Bragg-Reflexpositionen genau gemessen werden können. 

Dies ist für die Bestimmung von Spannung, Gitterrelaxation, Zusammensetzung und Schichtdicke von Verbindungshalbleitern wichtig, wie für Bauteile auf Galliumnitrid-Basis für HEMTs (High-Electron-Mobility Transistors) und LEDs.

Darstellungen des reziproken Raumes sind besonders für die allgemeine Untersuchung der Schichtqualität in Dünnschichtstrukturen nützlich. 

Wenn in einer epitaktischen Schicht Fehler vorhanden sind, wird diese in mosaikartige Blöcke unterteilt, die perfekten Kristallbereichen entsprechen, die zueinander gekippt oder gedreht sind. 

Ebenso können Kristallkörner in polykristallinen abgelagerten Schichten eine gemeinsame (Faser-)Ausrichtung aufweisen. Darstellungen des reziproken Raums können zur Messung der Größe und relativen Neigung von Mosaikblöcken und zur Untersuchung der Textur in abgelagerten Schichten verwendet werden. 

Mit Reciprocal Space Maps können auch Reflexverbreiterungen, die sich aus diesem mosaikartigen Aufbau ergeben, deutlich von Reflexverbreiterungen aufgrund anderer Effekte unterschieden werden, wie z. B. aufgrund einer Krümmung des Substrats.

Aufgrund der jüngsten Fortschritte im Datenstreaming und -management kann für Anwendungen mit geringeren Ansprüchen an die Auflösung zur ultraschnellen Erstellung von Darstellungen des reziproken Raumes (Ultra-Fast Reciprocal Space Mapping, URSM) der PIXcel3D-Detektor verwendet werden. Größere Bereiche des reziproken Raums können nun in deutlich kürzerer Zeit als je zuvor abgedeckt werden.

Eine vollständige (0002) Reciprocal Space Map von GaN-Schichten auf Saphir kann beispielsweise in nur 30 Sekunden erfasst werden. Sehen Sie sich das vollständige Video unten an.