Kalibrierung von Gitterkonstanten mit optischer Beugung
Gitterstrukturen im Mikrometer- und Submikrometerbereich sind hervorragend geeignete „Maßstäbe“, die zur Überprüfung und Kalibrierung von Messeinrichtungen für die quantitative Mikroskopie verwendet werden. Es können ein- oder zweidimensionale Gitterstrukturen mit hoher Präzision z.B. aus Silizium hergestellt werden.
Die Messung der Gitterkonstanten, d.h. des mittleres Abstands gleichartiger Kanten des Gitters, kann mittels optischer Beugung von Laserstrahlung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden.
Bild 1: Prinzipskizze der Messanordnung
In der PTB wurde ein solcher „Beugungsmessplatz“, ein Diffraktometer, für die Messung der mittleren Gitterkonstante entwickelt und realisiert. Die Apparatur basiert auf der wohlbekannten Littrow-Anordnung, siehe Bild 1: Die Probe ist auf einem Drehtisch montiert, der so gedreht wird, dass der gebeugte Laserstrahl in Richtung des einlaufenden Laserstrahls zurückreflektiert wird. Gemessen werden die Drehwinkel, die zu den verschiedenen Beugungsordnungen gehören.
Als Lichtquellen stehen verschiedene Laser zur Verfügung, unter anderem ein Helium-Neon-Laser mit 3 Wellenlängen zwischen 633 nm und 543 nm, sowie ein UV-Laser mit 266 nm Wellenlänge. Der Bereich der mit dieser Apparatur gut messbaren Gitterkonstanten liegt zwischen ca. 144 nm und 10 µm. Die Messunsicherheit kann, je nach Qualität der Probe, deutlich kleiner als 20 pm sein.
Ansprechpartner
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