Münster 1997 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 4: Diamant

HL 4.7: Vortrag

Montag, 17. März 1997, 12:00–12:15, H3

Keimbildung von orientierten Diamanten bei der Plasmaabscheidung auf Si — •M. Stammler¹, R. Stöckel¹, M. Albrecht², K. Janischowsky¹, H.P. Strunk² und L. Ley¹ — ¹Institut für Technische Physik, Uni Erlangen — ²Institut für Werkstoffwissenschaften 7, Uni Erlangen

Mit Hilfe elektronenmikroskopischer Methoden (SEM und TEM) wurden die verschiedenen Stadien der Keimbildung von orientierten Diamanten auf Si während der sogenannten Bias-Vorbehandlung und des nachfolgenden Wachstums untersucht. Während der Bias-Vorbehandlung bildet sich eine etwa 10 nm dicke SiC-Schicht auf dem Substrat, die aus nahezu epitaktisch orientierten β-SiC-Kristallen besteht. Nach einer Inkubationszeit findet man auf dieser SiC-Schicht erste Diamantkristallite. Anschließendes Wachstum (einige Stunden) führt zu einer deutlichen Größenverteilung der Kristalle (ca. 10 nm bis 1µ m Durchmesser). Anhand dieser Beobachtungen wurde ein Modell erstellt, welches die Keimbildung von orientierten Diamanten auf Si während der Bias-Vorbehandlung beschreibt. Die wichtigsten Punkte des Modells sind (i) die Bildung einer SiC-Schicht, die als Diffusionsbarriere für C und Si fungiert; (ii) eine Übersättigung der oberen Schichten des SiC mit C und einer daraus resultierenden Keimbildung von Diamant auch unter der SiC-Oberflächen und schließlich (iii) das Freiätzen dieser am SiC-Gitter ausgerichteten Diamantkeime, welches das anschließende Wachstum der Diamantkristalle ermöglicht.