Höchstauflösendes Röntgendiffraktometer

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468988413

Das beantragte Diffraktometer soll primär für höchstauflösende Röntgenbeugung an Dünnschichtsystemen und Halbleiter-Heterostrukturen eingesetzt werden, die von den antragstellenden Gruppen (Prof. Dr. D. Reuter, Prof. Dr. D.J. As und Prof. Dr. C. Meier) mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt werden. Bei den Materialien liegt hierbei der Schwerpunkt auf verschiedenen Halbleitern, unter anderem GaAs/(Al,Ga)As, kubisches GaN/(Al,Ga)N sowie ZnO/(Zn,Mg)O. Für das Wachstum von Halbleiterheterostrukturen höchster Qualität ist die strukturelle Charakterisierung der Materialien von höchster Bedeutung. Die Molekularstrahlepitaxie ist eine komplexe Methode, bei der eine Vielzahl von experimentellen Parametern die Qualität der hergestellten Schichtsysteme bestimmt, unter anderem die Substrattemperatur, die Molekularflüsse der einzelnen Komponenten, ggf. Gasflüsse bzw. Plasmaleistung, Hintergrunddruck, Wärmeleitung im Probenhalte u. v. m. Um die bestmögliche Qualität bei den gewachsenen Schichten zu erhalten, muss daher idealerweise unmittelbar nach dem Wachstum eine sorgfältige strukturelle Charakterisierung erfolgen, um einerseits die Schichtfolge selbst zu untersuchen, u. a. auf korrekte Stöchiometrie und Schichtdicken sowie geringe Rauheiten, andererseits aber auch Defekte oder z. B. unerwünschtes dreidimensionales oder polykristallines Wachstum auszuschließen. Kernanwendungen für die Röntgenbeugung im Bereich der Halbleiterheterostrukturen sind die klassische höchstauflösende Röntgenbeugung, sowie die Kartierungen des reziproken Raums, um etwa Relaxation und Verspannung, pseudomorphes Wachstum sowie Übergitter und Grenzflächen untersuchen zu können. Aufgrund des hohen Bedarfs an solchen Untersuchungen und der großen Zahl von Proben soll das System auch über Möglichkeiten zur Autojustage und Automatisierung verfügen, damit die Messzeit bestmöglich genutzt werden kann. Daneben soll aber auch die Röntgenreflektrometrie (engl. kurz XRR) sowie die Beugung bei streifendem Einfall (engl. kurz GID) genutzt werden, um auch dünnste Schichten untersuchen zu können. Ein weiterer Anwendungsbereich besteht in der Untersuchung von Nanomaterialien, die mit unterschiedlichen Lithografieverfahren hergestellt werden (AG J. Lindner). Hier sollen zur Analyse der hergestellten Nanostrukturen Methoden der klassischen Pulverdiffraktometrie in Bragg-Brentano-Geometrie herangezogen werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Höchstauflösendes Röntgendiffraktometer
• Gerätegruppe: 4011 Pulverdiffraktometer
• Antragstellende Institution: Universität Paderborn
• Leiter: Professor Dr. Dirk Reuter