Röntgenreflektometrie (XRR)
Dünnschichten, Oberflächen und Grenzflächen
Aeris trifft auf Röntgenreflektometrie: Dünnschichten und Oberflächenrauheit einfach messen. Mehr erfahren
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Die Röntgenreflektometrie (XRR) ist ein Analyseverfahren zur Untersuchung von Dünnschichtstrukturen, Oberflächen und Grenzflächen unter Verwendung der Wirkung der vollständigen externen Reflexion von Röntgenstrahlen.
Das Verständnis der Dicke eines Dünnfilms kann wichtige Einblicke in die Leistungsfähigkeit eines Materials geben. Gate-Oxide sind ein wesentlicher Bestandteil bei der Entwicklung von Halbleitern. Sie liegen als dünne, isolierende Schicht vor, typischerweise nur wenige Nanometer dick; sind sie zu dünn, kann erhöhter Strom lecken und zu Überhitzung führen. Ist sie zu dick, wird das Schalten langsamer und die Leistung beeinträchtigt. XRR kann auch wichtige Einblicke bei der Untersuchung von Beschichtungen in magnetischen, optischen und Energiespeichergeräten liefern.
In Reflektometrie-Experimenten wird die Röntgenreflexion einer Probe um den kritischen Winkel herum gemessen, typischerweise bei streifendem Einfall.
Unterhalb des kritischen Winkels der totalen externen Reflexion dringen Röntgenstrahlen nur wenige Nanometer in die Probe ein, während oberhalb dieses Winkels die Eindringtiefe schnell zunimmt. An jeder Grenzfläche, an der sich die Elektronendichte ändert, wird ein Teil des Röntgenstrahls reflektiert, und die Interferenz dieser teilweise reflektierten Strahlen erzeugt das in Reflektivitätsexperimenten beobachtete Oszillationsmuster.
Aus diesen Reflektivitätskurven können Schichtparameter wie Dicke und Dichte sowie Grenzflächen- und Oberflächenrauheit bestimmt werden, unabhängig von der Kristallinität jeder Schicht (Einkristall, polykristallin oder amorph).
Abbildung 1: XRR-Anpassung von Daten aus einer frame-basierten 1D-Messung auf dem Aeris, wobei die blaue Kurve experimentelle Daten zeigt und die rote Kurve das angepasste Profil für eine 50 nm dicke Iridiumschicht darstellt.
Reflektometriemessungen können sowohl mit den XRD-Systemen Aeris (Schichtdicken von 1–200 nm) als auch Empyrean (Schichtdicken von 1–1000 nm) durchgeführt werden.
Reflektometriedaten können mithilfe verschiedener automatischer Anpassungsverfahren analysiert werden, was eine schnelle und unkomplizierte Auswertung innerhalb der AMASS-Software ermöglicht.
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