Investigation of the properties of SiGe islands by selective wet chemical etching and scanning probe microscopy

dc.contributor.authorKatsaros, Georgiosdeu
dc.date.accessioned2011-03-24T14:55:01Zdeu
dc.date.available2011-03-24T14:55:01Zdeu
dc.date.issued2006deu
dc.description.abstractIn this work self-assembled Ge islands grown on Si(001) are investigated by means of selective wet chemical etching and scanning probe microscopy.
By means of selective wet chemical etching and atomic force microscopy the compositional profile of free standing islands, which are grown by deposition of Ge on Si(001) at various temperatures and growth rates, is investigated. It is shown that for low growth temperatures (560-600oC) Si is mainly located at the periphery of the islands. At higher temperatures also the center of the islands has a higher Si content. The experiments furthermore demonstrate, that by increasing the islands growth rate their Si content is decreasing. By performing simple simulations the obtained experimental results can be reproduced and it is shown that the compositional profiles of the islands can be explained by means of a simple kinetic model, which is based just on surface diffusion processes.
While for as-grown islands there is a four-fold symmetry in their compositional profile, this is not any more true for annealed islands. The islands are not any more etched symmetrically; instead, one side is etched faster. This is the result of a lateral motion, taking place during post-growth annealing and which is driven by an energetically favorable intermixing between Si and Ge. Ge-rich material diffuses from one side of the island towards the other, where it gets intermixed with Si arriving from the substrate. During this lateral motion the islands become bigger and Si-richer.
Furthermore, by scanning tunneling microscopy the shrinking of islands, on as-grown as well as on post-growth annealed samples, is investigated. Islands shrink by following the inverse path observed during their growth, demonstrating thus that the island shape is thermodynamically determined.
By means of selective etching also Ge islands, which were capped by Si are investigated. The removal of the Si cap allows the investigation of both the morphology and the composition of the buried islands. It is shown that the morphology of the Si cap does not always correspond to that of the buried islands. Furthermore, it is shown that the compositional profile of the islands, which are capped at the temperature range 300-450oC is the same as that of the as-grown islands. For islands, which are overgrown at 580oC it is shown that although their morphology is changing drastically, the Ge-rich part does still exist. This indicates that at least up to 580oC no bulk diffusion is taking place.
eng
dc.description.versionpublished
dc.format.mimetypeapplication/pdfdeu
dc.identifier.ppn263086372deu
dc.identifier.urihttp://kops.uni-konstanz.de/handle/123456789/5332
dc.language.isoengdeu
dc.legacy.dateIssued2006deu
dc.rightsterms-of-usedeu
dc.rights.urihttps://rightsstatements.org/page/InC/1.0/deu
dc.subjectSelf-assembled islandsdeu
dc.subjectSelective wet chemical etchingdeu
dc.subjectscanning probe microscopydeu
dc.subjectSideu
dc.subjectGedeu
dc.subject.ddc530deu
dc.subject.gndOberflächenphysikdeu
dc.subject.gndSelektives Ätzendeu
dc.subject.gndNiederdimensionaler Halbleiterdeu
dc.subject.gndSiliciumdeu
dc.subject.gndGermaniumdeu
dc.subject.gndRastertunnelmikroskopiedeu
dc.subject.gndKraftmikroskopiedeu
dc.titleInvestigation of the properties of SiGe islands by selective wet chemical etching and scanning probe microscopyeng
dc.title.alternativeUntersuchung der Eigenschaften von SiGe-Halbleiterinseln durch selektives nasschemisches Ätzen und Rastermikroskopiedeu
dc.typeDOCTORAL_THESISdeu
dspace.entity.typePublication
kops.citation.bibtex
@phdthesis{Katsaros2006Inves-5332,
  year={2006},
  title={Investigation of the properties of SiGe islands by selective wet chemical etching and scanning probe microscopy},
  author={Katsaros, Georgios},
  address={Konstanz},
  school={Universität Konstanz}
}
kops.citation.iso690KATSAROS, Georgios, 2006. Investigation of the properties of SiGe islands by selective wet chemical etching and scanning probe microscopy [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanzdeu
kops.citation.iso690KATSAROS, Georgios, 2006. Investigation of the properties of SiGe islands by selective wet chemical etching and scanning probe microscopy [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanzeng
kops.citation.rdf
<rdf:RDF
    xmlns:dcterms="http://purl.org/dc/terms/"
    xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"
    xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
    xmlns:bibo="http://purl.org/ontology/bibo/"
    xmlns:dspace="http://digital-repositories.org/ontologies/dspace/0.1.0#"
    xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/"
    xmlns:void="http://rdfs.org/ns/void#"
    xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" > 
  <rdf:Description rdf:about="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/5332">
    <dspace:isPartOfCollection rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/41"/>
    <dcterms:title>Investigation of the properties of SiGe islands by selective wet chemical etching and scanning probe microscopy</dcterms:title>
    <dc:rights>terms-of-use</dc:rights>
    <dcterms:available rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#dateTime">2011-03-24T14:55:01Z</dcterms:available>
    <dcterms:isPartOf rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/41"/>
    <dc:contributor>Katsaros, Georgios</dc:contributor>
    <dc:format>application/pdf</dc:format>
    <dcterms:issued>2006</dcterms:issued>
    <dspace:hasBitstream rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/bitstream/123456789/5332/1/KatsarosG.pdf"/>
    <dcterms:abstract xml:lang="eng">In this work self-assembled Ge islands grown on Si(001) are investigated by means of selective wet chemical etching and scanning probe microscopy.&lt;br /&gt;By means of selective wet chemical etching and atomic force microscopy the compositional profile of free standing islands, which are grown by deposition of Ge on Si(001) at various temperatures and growth rates, is investigated. It is shown that for low growth temperatures (560-600oC) Si is mainly located at the periphery of the islands. At higher temperatures also the center of the islands has a higher Si content. The experiments furthermore demonstrate, that by increasing the islands  growth rate their Si content is decreasing. By performing simple simulations the obtained experimental results can be reproduced and it is shown that the compositional profiles of the islands can be explained by means of a simple kinetic model, which is based just on surface diffusion processes.&lt;br /&gt;While for as-grown islands there is a four-fold symmetry in their compositional profile, this is not any more true for annealed islands. The islands are not any more etched symmetrically; instead, one side is etched faster. This is the result of a lateral motion, taking place during post-growth annealing and which is driven by an energetically favorable intermixing between Si and Ge. Ge-rich material diffuses from one side of the island towards the other, where it gets intermixed with Si arriving from the substrate. During this lateral motion the islands become bigger and Si-richer.&lt;br /&gt;Furthermore, by scanning tunneling microscopy the shrinking of islands, on as-grown as well as on post-growth annealed samples, is investigated. Islands shrink by following the inverse path observed during their growth, demonstrating thus that the island shape is thermodynamically determined.&lt;br /&gt;By means of selective etching also Ge islands, which were capped by Si are investigated. The removal of the Si cap allows the investigation of both the morphology and the composition of the buried islands. It is shown that the morphology of the Si cap does not always correspond to that of the buried islands. Furthermore, it is shown that the compositional profile of the islands, which are capped at the temperature range 300-450oC is the same as that of the as-grown islands. For islands, which are overgrown at 580oC it is shown that although their morphology is changing drastically, the Ge-rich part does still exist. This indicates that at least up to 580oC no bulk diffusion is taking place.</dcterms:abstract>
    <dc:language>eng</dc:language>
    <dc:creator>Katsaros, Georgios</dc:creator>
    <foaf:homepage rdf:resource="http://localhost:8080/"/>
    <dcterms:hasPart rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/bitstream/123456789/5332/1/KatsarosG.pdf"/>
    <dc:date rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#dateTime">2011-03-24T14:55:01Z</dc:date>
    <void:sparqlEndpoint rdf:resource="http://localhost/fuseki/dspace/sparql"/>
    <dcterms:alternative>Untersuchung der Eigenschaften von SiGe-Halbleiterinseln durch selektives nasschemisches Ätzen und Rastermikroskopie</dcterms:alternative>
    <bibo:uri rdf:resource="http://kops.uni-konstanz.de/handle/123456789/5332"/>
    <dcterms:rights rdf:resource="https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/"/>
  </rdf:Description>
</rdf:RDF>
kops.date.examination2006-04-13deu
kops.description.abstractIn der vorliegenden Arbeit werden mittels selektiven nasschemischen Ätzens und Rastermikroskopie Germanium/Silizium Halbleiterinseln untersucht. Durch selektives Ätzen von Ge über Si und Rasterkraftmikroskopie wird die Zusammensetzung von freistehenden Inseln untersucht, die durch Abscheidung von reinem Ge auf Si(001) bei unterschiedlichen Wachstumstemperaturen und Abscheidungsraten gewachsen sind. Es zeigt sich, dass sich Si bei niedrigen Temperaturen (560-600oC) hauptsächlich in der Peripherie der Inseln befindet, während bei höheren Temperaturen auch das Zentrum<br />der Inseln mehr Si enthält. Die Experimente machen außerdem deutlich, dass das Erhöhen der Wachstumsrate zu einer Erhöhung des Ge Anteils der Inseln führt. Mit Hilfe von Simulationen werden die experimentellen Beobachtungen bestätigt und es wird demonstriert, dass die Komposition der Inseln mittels eines einfachen kinetischen Modells, das nur Oberflächendiffusionen beinhaltet, verstanden werden kann. Während für die oben genannten Inseln das Kompositionsprofil eine vierfache Symmetrie besitzt, ändert sich dieses drastisch, sobald die Inseln getempert werden. Die Inseln werden nicht mehr symmetrisch geätzt, vielmehr wird eine Seite schneller erodiert als die andere. Dieses inhomogene Kompositionsprofil wird darauf zurückgeführt, dass sich die Inseln während des Temperns bewegen. Diese Bewegung kann durch eine energetisch günstige<br />Vermischung von Ge mit Si erklärt werden. Ge-reiches Material diffundiert von der einen Seite der Insel auf die andere, wo es sich mit Si, das von der Oberfläche dorthin diffundiert, vermischt. Als Folge dieser Bewegung werden die Inseln größer und Si-reicher. Mit Hilfe des Rastertunnelmikroskops wurden auch Inseln untersucht, die sich während des Wachstums und des Temperns auflösen. Die Inseln schrumpfen nicht selbst-ähnlich, sondern sie folgen einer Reihe von morphologischen Übergängen. Diese Entwicklung ist genau invers zum Wachstumsprozess der Inseln. Das beweißt, dass die Morphologie der Inseln thermodynamisch determiniert ist. Durch selektives Ätzen von Si über Ge wurden auch die mit Si überwachsenen Inseln untersucht. Die Entfernung von Si durch nasses Ätzen erlaubt die Untersuchung sowohl der Morphologie als auch der Zusammensetzung der Inseln. Es wird nachgewiesen, dass die Morphologie der Si Oberfläche, die die Inseln bedeckt, nicht immer der der darunter liegenden Inseln entspricht. Außerdem wird demonstriert, dass die Komposition der auf niedrigen Temperaturen Überwachsenen Inseln (300-450oC) die gleiche ist, wie die der freistehenden Inseln. Für die Inseln, die bei 580oC überwachsen worden sind, zeigt es sich, dass trotz morphologischen Änderungen der Ge-reiche Teil noch existiert. Dieses weisst darauf hin, dass zumindestens bis zur Temperatur von 580oC keine Massendiffusion stattfindet.deu
kops.description.openAccessopenaccessgreen
kops.identifier.nbnurn:nbn:de:bsz:352-opus-18340deu
kops.opus.id1834deu

Dateien

Originalbündel

Gerade angezeigt 1 - 1 von 1
Vorschaubild nicht verfügbar
Name:
KatsarosG.pdf
Größe:
9.26 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
KatsarosG.pdf
KatsarosG.pdfGröße: 9.26 MBDownloads: 334