X-ray micro-diffraction of single SiGe/Si(001) islands : beyond the ensemble average

• Auteur / Autrice : Kiran Rajivsingh Mundboth
• Direction : Günther Bauer, Till Hartmut Metzger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) en cotutelle avec Johannes-Kepler-Universität (Linz, Autriche)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayons X

Boîtes quantiques

Mots clés libres

Ilots

Sige

Résumé

We show in this work a novel approach called scanning x-ray diffraction microscopy (SXDM) which enables to characterise a single SiGe/Si (001) island by combining the advantages of image microscopy with high resolution diffraction. The technique consists of focusing an x-ray beam to a spot small enough to illuminate one island and thereafter perform diffraction. SXDM further allows to image and identify the different islands in real space whereby their precise positions are obtained so that the islands can be translated individually in the beam focus and made to undergo diffraction. From different measurements on individual islands, we show clear evidence of variations in the structural properties from one island to another, yet grown on the same sample under similar conditions; this wou Id have not been possible if an unfocused x-ray beam was used. Through finite-element calculations (FEM), the different strain and composition profiles of the islands are determined thereby establishing a structure model for the islands. Eventually, we show that SXDM can be combined with local probe devices such as atomic force microscopy (AFM) to investigate possible interactions between the surface the AFM tip, for instance surface deformations. Key words: Quantum dots, SiGe islands, X-rays, X-ray diffraction, Characterisation, AFM.

Dans ce travail, on montre une nouvelle technique appelée "scanning x-ray diffraction microscopy" (SXDM) qui permet de caractériser un îlot de SiGe/Si (001) en combinant les avantages de l'imagerie par microscopie et la diffraction par rayons x à haute résolution. L'approche consiste à concentrer un faisceau de rayons x en une tache suffisamment petit pour illuminer un seul îlot et par suite le soumettre à une mesure de diffraction. SXDM permet de faire une image dans l'espace réel de l'ensemble des îlots et ainsi déterminer les coordonnées de leurs positions respectives si bien qu'il est alors possible de translater chacun des îlots dans le faisceau de rayons x à tour de rôle et faire une mesure de diffraction. A travers de différentes mesures sur des îlots individuels, on met en évidence l'existence d'une variation des propriétés structurales entre les îlots bien qu'ils aient tous été fabriqués dans les mêmes conditions de croissance. Avec l'aide des calculs de éléments finis, le profil de composition chimique et de l'état de contrainte des différents îlots ont été effectués et a permis d'engendrer un modèle structural des îlots. En outre, on montre que le SXDM peut être combiné avec d'autres techniques de microscopie de champs proche telle que la microscopie à force atomique (AFM) pour établir des interactions possibles entre la pointe de l'AFM et la surface de l'îlot, par exemple des déformations surfaciques. Mots clés: Boîtes quantiques, îlots SiGe, Rayons X, Diffraction par rayons X, Caractérisation, AFM.