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Versuch V-So 13 / V-WS 4 – Transmissionelektronenmikroskopie  

III-V Halbleiterkristalle spielen eine wichtige Rolle für viele moderne optoelektronische Bauelemente. Zur Verbesserung der Eigenschaften dieser Bauelemente ist ein enges Zusammenspiel von Theorie, Wachstum der Kristalle und deren Charakterisierung notwendig. Ein wichtiges Werkzeug zur strukturellen Charakterisierung ist das Transmissionselektronenmikroskop (TEM). Mit diesem ist es möglich, die atomare Struktur der Kristalle aufzulösen und zudem Aussagen über die chemische Komposition zu treffen. In Analogie zum Lichtmikroskop wird hier der Welle-Teilchen-Dualismus von Elektronen ausgenutzt, während elektromagnetische Felder als Linsen agieren. So sind Auflösungen von weniger als 0.1 nm möglich.

Mit verschieden Abbildungsmodi sind Darstellungen sowohl des Real- als auch des reziproken Raums möglich. Hierbei spielt die Beugung der Elektronen an dem Kristall eine entscheidende Rolle. Damit sind dann Beugungsbild und Hochauflösungsbild erzeugbar. Zudem sind Abbildungen, die nur aus ungestreuten Elektronen (Hellfeld) oder nur aus gestreuten Elektronen (Dunkelfeld) gebildet werden, umsetzbar. Unter Einbeziehung der Streutheorie kann aus diesen Bildern die chemische Zusammensetzung berechnet werden. Auf diese Weise kann eine strukturelle Charakterisierung der untersuchten GaAs/GaInAs-Probe) vorgenommen werden.

Experimentell werden Sie in diesem Versuch die folgenden wesentlichen Schritte durchführen:

• Einstellung des TEMs für den Messbetrieb
• Aufnahme von Beugungsbildern
• Aufnahme von Hellfeld- und Dunkelfeldbildern
• Aufnahme von Hochauflösungsbildern