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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

FP Versuch F4 Kristalluntersuchung mit Röntgenstrahlung

Standort:
IFKP (Arbeitsgruppe Prof. Bimberg)
Inhalt:
Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen, deren Wellenlänge in der Größenordnung der atomaren Abstände in Kristallen liegt. Sie werden an den periodisch angeordneten atomaren Bausteinen gebeugt, wobei charakteristische Beugungsbilder entstehen. Diese enthalten Informationen über die atomaren Netzebenenabstände, den Aufbau und die Symmetrie der Kristalle.
Im Rahmen des Versuches wird zunächst die Entstehung von Röntgenstrahlen behandelt und das Spektrum einer Cu-Röhre aufgenommen. Zur spektralen Zerlegung der Röntgenstrahlen dient ein NaCl-Einkristall mit kubisch-flächenzentrierter Struktur. Es werden verschiedene pulverförmige und einkristalline Kristallproben sowohl mit weißer als auch mit (überwiegend) monochromatischer Röntgentrahlung untersucht, wobei ein Nickel-Metallplättchen als Filter dient, das gerade die Cu-K -Linie und einen Teil des Bremsspektrums ausfiltert. Ein Experiment mit dieser monochromatisierten Strahlung wird als Debye-Scherrer-Verfahren bezeichnet, das Experiment mit weißer Strahlung als Laue-Verfahren. Untersuchungsgegenstand sind insbesondere Halbleiterschichten (III–V-Halbleiter, z.B. GaAs, InP, Dicke d~10−6µm), die im Rahmen laufender Forschungsarbeiten mit Hilfe eines epitaktischen Verfahrens (metallorganische Gasphasenepitaxie-MOCVD) auf einem Substratmaterial aufgebracht werden. Aufgrund der im allgemeinen unterschiedlichen Gitterkonstanten von Substratmaterialund Halbleiterschicht ergibt sich eine Gitterfehlanpassung, die mittels der  Röntgenuntersuchungen charakterisiert werden kann.
Lernziele bzw. Methoden:
• Erzeugung von und Spektroskopie mit Röntgenstrahlung,
• Röntgenspektroskopie an Kristallen,
• Beschreibung im reziproken Gitter.
Literatur:
H. Krischner: Einführung in die Röntgenfeinstrukturanalyse, Friedr. Vieweg & Sohn, 2.Auflage, Braunschweig (1980)
Ch. Kittel: Introduction to Solid State Physics, Jogn Wiley & Sons, Kapitel 1 und 2

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