Ionenbeschuss-induzierte Selbstorganisation auf Silizium

Die fortschreitende Miniaturisierung bei den Hochtechnologie-Anwendungen, z.B. für opto-elektronische Bauelemente und Speichermedien ultrahoher Aufzeichnungsdichte, erfordert neue Methoden zur kostengünstigen Herstellung von großflächigen Anordnungen kleinster Strukturen, d.h. Strukturen auf der Nanometerskala. Neben Entwicklungen neuartiger Lithographieverfahren mit lateralen Strukturgrößen unter 100 nm sowie Rastersondenmikroskopie-gestützter Techniken bietet sich die Ausnutzung von Selbstorganisationsmechanismen auf Festkörperoberflächen als elegante Methode zur Herstellung von Nanostrukturen an. In letzter Zeit wurde die Selbst-organisation von Oberflächenrippen und dreidimensionaler Kristallite beim stress-induzierten Wachstum dünner Schichten intensiv untersucht. Selbstorganisation kann aber auch bei der Atomabtragung durch Ionenbeschuß von Einkristall-oberflächen auftreten. So können unter geeigneten Bedingungen ebenfalls Rippen oder regelmäßi-ge Krater- bzw. Pyramidenmuster entstehen. Auf Halbleiteroberflächen ist letzteres bisher noch nicht beobachtet worden. Das Projektziel ist die systematische Untersuchung der Oberflächenrau-higkeit beim Ionenbeschuß von Silizium (001), der technologisch bedeutendsten Halbleiterober-fläche, um ionenbeschuß-induzierte Selbstorganisation von Siliziumnanostrukturen zu erkunden. Zu diesem Zweck sind Ionenbeschuß-Experimente von Siliziumoberflächen in Kombination mit Rasterkraftmikroskopie-Messungen (AFM) geplant. Dabei soll die ionenbeschuß-induzierte Oberflächenmorphologie als Funktion der Beschußparameter wie Ionenenergie, Ionen-einfallswinkel und Substrattemperatur verfolgt werden. Besondere Aufmerksamkeit wird der Variation der Edelgasart und der Substratfehlorientierung gewidmet, um daraus den eventuellen Einfluß von Oberflächenspannungen auf die Musterbildung abschätzen zu können. Zur quantitativen Charakterisierung der ionenbeschuß-induzierten Morphologien werden ein- und zwei-dimensionale Korrelationsfunktionen und Powerspektren der AFM- Aufnahmen analysiert. Damit werden sowohl Oberflächenrauhigkeitsparameter als auch integrale Informationen über mittlere Größe und Abstand, Größenverteilung und Form der Nanostrukturen erhalten. Es wird erwartet, daß aus den Morphologiedaten als Funktion der Beschuß- und Probenparameter die der Selbstorganisation zugrunde liegenden Mechanismen erklärt werden können. Die Resultate würden nicht nur zu einem besseren Verständnis der ionenbeschuß-induzierten Bildung von Nanostrukturen beitragen, sondern könnten auch Wege zu einer neuartigen Herstellungstechnik großflächig nanostrukturierter Oberflächen eröffnen.