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Die vorliegende Arbeit richtet ihren Fokus auf eine quantitative Methode zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von (In)GaNAs/GaAs-Schichtstrukturen, die auf der Auswertung der Hochwinkelstreuung in der Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM1) basiert. Das in den vorliegenden Untersuchungen genutzte Verfahren zur chemischen Analyse ist nicht neu, sondern wurde bereits auf viele, hauptsächlich ternäre Materialien angewandt. Das Prinzip der Auswertung basiert auf einem Vergleich von experimentell gemessenen und simulierten Streuintensitäten Die in hohen Winkeln gemessene Intensität der HAADF2-Streuung hängt - in Kürze - von der Kernladungszahl des jeweiligen Elements ab, weshalb man auch von Z-Kontrastabbildung spricht. Dies hat zur Folge, dass die Streuintensität eine chemische Sensitivität besitzt, die bei der Methode zur chemischen Quantifizierung der unterschiedlichen Atome ausgenutzt wird. Um solche HAADF-Intensitäten möglichst exakt zu simulieren, ist es unabdingbar, die Streueigenschaften des InGaNAs-Kristalls genau zu verstehen, was eine Überprüfung gängiger Theorien zum strukturellen Aufbau des Halbleitermaterials erlaubt Das Verständnis der Materialeigenschaften sowie die Entwicklung einer Methode zur quantitativen Analyse eines quaternären Systems muss auf dem Verständnis seiner zugrundeliegenden Komponenten aufbauen. Während die HAADF-Intensität für das binäre Substrat GaAs bereits gut erforscht ist, treten bei zusätzlich eingebautem Stick- stoff Streueffekte auf, die durch ein Z-Kontrastmodell nicht beschrieben werden können. Dieses Streuverhalten von ternärem GaNAs zu simulieren, liefert die Grundlage zur Ausweitung auf das indiumhaltige, quaternäre System, weshalb ein Schwerpunkt dieser Arbeit sich ausschließlich mit der chemischen Analyse von GaNAs-Quantentrögen beschäftigt. Neben der Methodik steht vor allem der materialwissenschaftliche Aspekt der Arbeit im Vordergrund. Die chemischen Analysen von GaNAs und InGaNAs lassen Rückschlüsse auf die Herstellung und den atomaren Aufbau des Materials zu. Simulationen, die ein Material richtig beschreiben, geben indirekt Aufschluss über die Gültigkeit der verwendeten Materialparameter. Ebenso kann die beschriebene, thermisch induzierte Blauverschiebung nicht geklärt werden, ohne das Material mittels quantitativer Methoden genauer in Augenschein zu nehmen. Bei den in der vorliegenden Arbeit untersuchten (In)GaNAs-Schichten handelt es sich um Teststrukturen, die mit etwa 10nm Schichtdicke für typische optoelektronische Anwendungen verhältnismäßig breit sind. Ungeachtet ihrer tatsächlichen elektronischen Eigenschaften werden diese Schichten im Folgenden mit Quantentrögen bezeichnet.
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Chemische Analyse von GaNAs- und InGaNAs-Schichtstrukturen mittels HAADF-STEM, Tim Jasper Grieb
- Sprache
- Erscheinungsdatum
- 2013
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- Titel
- Chemische Analyse von GaNAs- und InGaNAs-Schichtstrukturen mittels HAADF-STEM
- Sprache
- Deutsch
- Autor*innen
- Tim Jasper Grieb
- Erscheinungsdatum
- 2013
- ISBN10
- 3863873564
- ISBN13
- 9783863873561
- Kategorie
- Skripten & Universitätslehrbücher
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit richtet ihren Fokus auf eine quantitative Methode zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von (In)GaNAs/GaAs-Schichtstrukturen, die auf der Auswertung der Hochwinkelstreuung in der Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM1) basiert. Das in den vorliegenden Untersuchungen genutzte Verfahren zur chemischen Analyse ist nicht neu, sondern wurde bereits auf viele, hauptsächlich ternäre Materialien angewandt. Das Prinzip der Auswertung basiert auf einem Vergleich von experimentell gemessenen und simulierten Streuintensitäten Die in hohen Winkeln gemessene Intensität der HAADF2-Streuung hängt - in Kürze - von der Kernladungszahl des jeweiligen Elements ab, weshalb man auch von Z-Kontrastabbildung spricht. Dies hat zur Folge, dass die Streuintensität eine chemische Sensitivität besitzt, die bei der Methode zur chemischen Quantifizierung der unterschiedlichen Atome ausgenutzt wird. Um solche HAADF-Intensitäten möglichst exakt zu simulieren, ist es unabdingbar, die Streueigenschaften des InGaNAs-Kristalls genau zu verstehen, was eine Überprüfung gängiger Theorien zum strukturellen Aufbau des Halbleitermaterials erlaubt Das Verständnis der Materialeigenschaften sowie die Entwicklung einer Methode zur quantitativen Analyse eines quaternären Systems muss auf dem Verständnis seiner zugrundeliegenden Komponenten aufbauen. Während die HAADF-Intensität für das binäre Substrat GaAs bereits gut erforscht ist, treten bei zusätzlich eingebautem Stick- stoff Streueffekte auf, die durch ein Z-Kontrastmodell nicht beschrieben werden können. Dieses Streuverhalten von ternärem GaNAs zu simulieren, liefert die Grundlage zur Ausweitung auf das indiumhaltige, quaternäre System, weshalb ein Schwerpunkt dieser Arbeit sich ausschließlich mit der chemischen Analyse von GaNAs-Quantentrögen beschäftigt. Neben der Methodik steht vor allem der materialwissenschaftliche Aspekt der Arbeit im Vordergrund. Die chemischen Analysen von GaNAs und InGaNAs lassen Rückschlüsse auf die Herstellung und den atomaren Aufbau des Materials zu. Simulationen, die ein Material richtig beschreiben, geben indirekt Aufschluss über die Gültigkeit der verwendeten Materialparameter. Ebenso kann die beschriebene, thermisch induzierte Blauverschiebung nicht geklärt werden, ohne das Material mittels quantitativer Methoden genauer in Augenschein zu nehmen. Bei den in der vorliegenden Arbeit untersuchten (In)GaNAs-Schichten handelt es sich um Teststrukturen, die mit etwa 10nm Schichtdicke für typische optoelektronische Anwendungen verhältnismäßig breit sind. Ungeachtet ihrer tatsächlichen elektronischen Eigenschaften werden diese Schichten im Folgenden mit Quantentrögen bezeichnet.