Projekt

Die strukturelle Güte eines Kristalls beeinflußt maßgeblich seine physikalischen Eigenschaften wie z.B. seine mechanische Festigkeit oder die thermische- und elektrische Leitfähigkeit. Um diese Güte qualitativ und quantitativ untersuchen zu können, wurde in den letzten Jahren am Lehrstuhl für Kristallographie und Strukturphysik ein neuartiges Hochenergiediffraktometer geplant und aufgebaut. Diese Anlage erlaubt die Anwendung zweier komplementärer Röntgenverfahren, des fokussierenden Laueprinzips und der hochauflösenden 3-Kristall-Diffraktometrie an ein und derselben Probe in einer identischen Probenumgebung. Hochenergetische Röntgenstrahlung ist zur Untersuchung der Güte eines Kristalls besonders geeignet, da sie auf Grund der hohen Eindringtiefe der Röntgenstrahlen in die Materie ein zerstörungsfreies Prüfverfahren für großvolumige Proben darstellt, und in-situ Messungen der Kristalle in komplexen Probenumgebungen wie Kryostaten und Öfen ermöglicht. Die Realstruktur der kristallinen Materie, d.h. die Abweichung vom "perfekten" Kristall wird bei Röntgenverfahren durch die Analyse der Anordnung und die Intensitätsverteilung von Beugungsmaxima im reziproken Raum ermittelt. Im Vergleich zum perfekten Einkristall können am Realkristall Mosaizität (transversale Profilverbreiterung), Netzebenengradienten (longitudinale Profilverbreiterung), Fremddomänen und Polykristallinität (Auftreten von Fremdreflexen), und Fehlordnungsphänomene (Diffuse Streuung) beobachtet werden. Anwendungsbeispiele sind: Messungen von Gitterverzerrungen in Halbleiter-Materialien und Siliziden, Bestimmung der Mosaizität von Neutronenmonochromatoren, In-situ Messung von Wachstums- und Ausheilprozessen in Halbleiter-Materialien, In-situ Messung von Phasenübergängen an Kristallen mit großem Probenvolumen und die Analyse von Textur und Domänenstruktur polykristalliner Materialien. Die Entwicklung eines Flächendetektors für das fokussierende Lauediffraktometer erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut Integrierte Schaltungen, Abteilung Röntgentechnik.