Wandfreie CdTe-Einkristallzüchtung im halboffenen Gastransportsystem und deren Modellierung

Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung theoretischer Grundlagen für die <br>wandfreie Züchtung von CdTe-Kristallen aus halboffenen Gasphasensystemen <br>nach MARKOV. <br> <br>Dazu wurde erstmals für die MARKOV-Anordnung ein laminar-diffusives <br>Transportmodell entwickelt. Es konnte damit gezeigt werden, wie das <br>Partialdruckverhältnis mittels einer Temperatursenke kontrolliert werden kann. <br>Diese Kontrolle ist eine wesentliche Voraussetzung für reproduzierbare <br>Wachstumsraten und der Einstellung einer stabilen Phasengrenze. <br> <br>Zur Untersuchung des wandfreien Kristallwachstums wurde ein Modell für <br>die Dynamik des Spalts zwischen Kristall und Ampullenwand aufgestellt und <br>damit Stabilitätskriterien hinsichtlich Temperaturprofile und Wachstumsraten <br>erhalten. Für die Stabilität ist sowohl ein axialer als auch ein radialer <br>Temperaturgradient am Spalt maßgeblich. <br> <br>Die Rolle der Auftriebskonvektion wurde mit fluiddynamischen Simulationen <br>untersucht. Eventuell auftretende Konvektionsrollen bewirken eine radiale <br>Segregation der Dotierstoffe. <br> <br>Es konnten reproduzierbar zwillingsfreie CdTe-Einkristalle hoher struktureller <br>Perfektion mit einem Durchmesser von bis zu 24 mm gezüchtet werden. <br>Voraussetzungen dafür waren sowohl die Vermeidung von Wandkontakt als auch <br>eine effektive Kontrolle der Partialdrucke. <br> <br>Es wurden thermodynamische Verteilungskoeffizienten für einige Dotierstoffe <br>und Mischkristallkomponenten bestimmt. Mechanismen für die axiale <br>Makrosegregation in der Gasphasenzüchtung wurden gefunden, die sich <br>wesentlich von Segregationsmechanismen bei der Züchtung aus einer flüssigen <br>Phase unterscheiden. Bei leichtflüchtigen Dotierstoffen (d.h. k<<1) ist die <br>in den Kristall eingebaute Dotierstoffkonzentration wesentlich geringer <br>als im Nährmaterial. Für schwerflüchtige Dotierstoffe (d.h. k>>1) ist die <br>Kompaktheit des Nährmaterials zur Erzielung einer geringen axialen Segregation <br>wesentliche Voraussetzung.

Author dc:creator

• Kunz, Thomas

Contributors dc:contributor

• Benz, Klaus-Werner

• wandfrei
• halboffen
• Markov
• Transportrechnung
• Dotierstoffsegregation
• vapor growth
• crystal growth
• semi-closed
• modeling

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