Vertical Gradient Freeze-Züchtung ohne Tiegelkontakt

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Das Ziel des Forschungsprojektes besteht in der wissenschaftlichen Untersuchung des Vertical Gradient Freeze- (VGF-) Verfahrens ohne Tiegelkontakt. Vertiefte Kenntnisse über diese nachfolgend auch als ¿detached VGF¿ (dVGF) bezeichnete Züchtungsmethode sind vor allem für die Herstellung von Halbleiter-Einkristallen von Bedeutung, weil sich dadurch interessante Perspektiven zur Erhöhung der Kristallqualität und -ausbeute ergeben. Das Vorhaben beinhaltet grundlegende Untersuchungen zur Verringerung bzw. Vermeidung des Tiegelkontaktes im Bereich der Phasengrenze fest-flüssig und zur Stabilität des Meniskus im Prozessverlauf. Dafür soll eine modifizierte dVGF-Variante mit separater Dampfdruckquelle verwendet werden, wodurch die exakte Kontrolle des Gasdrucks im System sowie die Beeinflussung der Dotierstoffkonzentration und/oder der Schmelzstöchiometrie möglich ist. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Aufklärung des Einflusses von Verunreinigungen auf die Ablösung der Schmelze von Tiegel, um zu einem grundsätzlichen Verständnis der Meniskusbildung im Bereich der Phasengrenze zu gelangen. Für die Untersuchungen werden u.a. Magnetfelder eingesetzt mit denen die Strömung und damit der Stofftransport in der Schmelze gezielt beeinflusst werden kann. Die Schwerpunkte des Arbeitsprogramms umfassen die Bestimmung des Kontaktwinkels zwischen verschiedenen Halbleiterschmelzen und Tiegelmaterialien in Abhängigkeit von der umgebenden Gasphase und von der Oberflächenbeschaffenheit der Tiegel, die globale Modellierung des dVGF-Prozesses zur Ermittlung der optimalen thermischen und geometrischen Parameter sowie die Durchführung von systematischen Züchtungsexperimenten einschließlich der metallografischen und elektrischen Charakterisierung der Kristalle.