Untersuchung der Kristallinität (Neigungs- und Dreh-Streuverhalten) einer GaN Dünnschicht mittels Röntgen-Rocking Curve-Methode

Nitridmaterialien der dritten Elementgruppe um GdN haben in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen und tragen darüberhinaus einen beträchtlichen Anteil zur Entwicklung blauer/ultravioletter Licht emittierender Einheiten (LEDs) und Antriebseinrichtungen bei. Die Eigenschaften dieser Geräte hängen entscheidend von der Kristallinität der verwendeten Dünnschichten ab. Mittels Röntgen-Rocking Curve-Methode können die jeweiligen Kristallinitätseigenschaften untersucht werden.

Für einen GaN Film auf einem Saphiruntergrund können das Streuverhalten der Neigung (Neigungswinkel der Kristallachse) und der Drehung (Rotationswinkel der Kristallachse) mittels Rocking Curve-Methode (Scans mithilfe von Einfallwinkel ω und Rotationswinkel in einer Ebene φ) ausgewertet werden.

In dem 2 μm dicken GaN Film auf einem (0001) Saphiruntergrund können das Neigungs- und Dreh-Streuverhalten mittels GaN (0002) Rocking Curve (ω Scan) und GaN (1010) Rocking Curve (φ Scan) analysiert werden.

Im Folgenden wird die Goniometergeometrie des SmartLab Mehrzweckdiffraktometers von Rigaku bei der Durchführung der Rocking Curve Messungen mitsamt der Ergebnisse der individuellen Netzebenenabstände dargestellt.

the geometry of Rigaku SmartLab multipurpose diffractometer's goniometer

Anhand der Ergebnisse der Halbwertsbreite ('full width of half maximum', FWHM) der Rocking Curve-Messungen von GaN (0002) und GaN ((1010) wurden sowohl Neigungs- als auch Dreh-Streuverhalten des GaN-Kristalls mit den Werten 0.06° (216 arcsec) bzw. 0.14° (507 arcsec) berechnet.

Darüberhinaus kann anhand dieser Messung die waagerechte Probenaufnahme θ-θ am Gonimeter mit beweglichem Arm in einer Ebene justiert werden. Diese Goniometerkonfiguration ermöglicht es dem Nutzer, die Probe in waagerechter Position zu halten wenn sowohl Neigungs- als auch Dreh-Streuverhalten gemessen werden. Dadurch werden Messungen ermöglicht, die ganz ohne Sorgen über ein eventuelles Fallenlassen der Probe ausgeführt werden können.


Das SmartLab ist das modernste hochauflösende Diffraktometer auf dem Markt. Vermutlich die auffälligste Neuerung ist die SmartLab Guidance Software, die dem Benutzer mit einem intelligenten Interface ausstattet um durch alle Feinheiten eines Experiments zu führen, beinahe so als hätte man einen Kristallographiexperten direkt an seiner Seite. Read more...