Thermodynamische und kinetische Untersuchungen zum Verhalten der Kohlenstoffisotope 12C und 13C in VGF-GaAs

VGF-GaAs 中碳同位素 12C 和 13C 行为的热力学和动力学研究

• 批准号: 5221530
• 负责人: Professor Dr. Michael Stelter
• 金额: --
• 依托单位: Institut für NE-Metallurgie und Reinststoffe
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 1998-12-31 至 2001-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5221530?language=en
• 关键词: Thermodynamische; und; kinetische; Untersuchungen; zum

Kohlenstoff besitzt eine herausragende Bedeutung für die Technologie der GaAs-Kristallzüchtung und die Qualität der erzeugten Einkristalle. Dies gilt sowohl für die Züchtung im geschlossenen System (Ampullenverfahren) als auch für die Züchtung im geschlossenen System (Ampullenverfahren) als auch fürdie Züchtung im Druchreaktor (CV, VCZ, VGF). Kohlenstoff wird bei der Kristallzüchtung aus verschiedenen Quellen (Ausgangsmaterial, Kontamination, Dotierung) in den Kristall eingebaut. Durch die Anwendung des Ampullenverfahrens und den Einsatz des natürlichen Isotops 13C als feste Kohlenstoffquelle kann zwischen dem Eintrag aus dem definierten Quellenmaterial (13C) und der Extraktion aus dem Vorlaufmaterial (12C) unterschieden werden [han99]. Das Projekt behandelt thermodynamische und kinetische Untersuchungen zum Verhalten der Kohlenstoffisotope 12C und 13C in VGF-GaAs (Vertical Gradient Freeze). Dabei wird davon ausgegangen, daß Kohlenstoff den zur Erzeugung von halbisolierenden GaAs erforderlichen Kompensationsmechanismus beeinflußt und deshalb in seiner Konzentration sehr genau eingestellt werden muß [mü100]. In einem geschlossenen Züchtungssystem kommen dem Kohlenstoff darüber hinaus noch weitere Steuerfunktionen zu. Der in der Ampulle herrschende Gesamtdruck ist für die mechanische Stabilität des Ampullenmaterials bei Züchtungstemperatur von prinzipieller Bedeutung. Von Interesse ist die Frage, inwieweit die Partialdrücke der Reaktionsprodukte des Kohlenstoffs zum Gesamtdruck beitragen. Vom Gesamtdruck hängt auch ab, ob es zur Blasenbildung (Kochen) in der Boroxidschicht während der Züchtung kommt, wodurch die Kinetik des Stoffaustauschs zwischen Gasphase, Boroxid und GaAs-Schmelze beeinflußt wird. Desweiteren ist die Frage zu beantworten, ob der C-Gehalt im System den Einbau anderer Verunreinigungen wie z.B. Sauerstoff, Silizium und Bor beeinträchtigt oder fördert. Im Projekt sollen die thermodynamischen und kinetischsen Einflußfaktoren des Kohlenstoffeinbaus in versetzungsarmes GaAs detailliert untersucht werden. Dazu sollen massenspektomeetrische Untersuchungen der Gasphase, FTIR- und GDMS-Messungen sowie TOF-SIMS-Untersuchungen der gezüchteten Kristalle angestellt werden. Weiterhin soll ein thermodynamisch-kinetisches Modell zur Beschreibung des Einbauverhaltens von Kohlenstoff erweitert werden, bei dem alle im System vorhandenen Elemente (Ga, As, C, N, O, H, Si, B) sowie die Kinetik der Einbauvorgänge im Mehrphasensystem berücksichtigt werden. Die Grundlage bildet ein thermodynamisches Modell auf Basis der Softwarepakete "ChemSage" und "ChemApp". Neben langjähriger Erfahrung bezüglich Druchführung und Interpretation von thermodynamischen Rechnungen steht eine in Präzision und Umfang einmalige Basis an thermodynamischen Grunddaten zum System Ga-As-B-N-C-H-Si zur Verfügung. Für die Problematik des Kohlenstoffeinbaus ist die Quantifizierung der kinetischsen Hemmung des Transports von CO durch die Boroxiddeckschicht über die Ermittlung eines effektiven Transportkoeffizienten von konkretem Interesse. Ein weiteres Ziel ist die Verbesserung des thermodynamisch-kinetischen Modells durch Vergleiche mit Züchtungsexperimenten. Dazu ist die weitere Aktualisierung der thermodynamischen Grunddaten durch Experimente, die die Untersuchung des temperaturabhängigen Löslichkeitsverhaltens (z.B. von SiO2 in B2O3 [Verunreinigung bzw. Wechselwirkung mit der Quarzampulle) zum Ziel haben, nötig.

Kohlenstoff besitzt eine herausragende for die Technologie der GaAs-Kristallzuchtung and die Qualität erzeugten Einkristalle.镀金后的 Züchtung im geschlossenen 系统 (Ampullenverfahren) 也同样适用于 Züchtung im geschlossenen 系统 (Ampullenverfahren) 以及 Druchreaktor (CV、VCZ、VGF)。 Kohlenstoff wird bei der Kristallzüchtung aus verschiedenen Quellen（Ausgangsmaterial、Kontamination、Dotierung）位于 Kristall eingebaut 中。 13C 自然同位素的分析和自然同位素特征可以通过定义 Quellenmaterial (13C) 和 Vorlaufmaterial (12C) 的提取来实现 [han99]。该项目涉及 VGF-GaAs（垂直梯度冻结）中的 Kohlenstoff 同位素 12C 和 13C 的热力学和运动学研究。 Dabei wird davon ausgegangen，daß Kohlenstoff den zur Erzeugung von halbisolierenden GaAs erforderlichen Compensationsmechanismus beeinflußt und deshalb in seiner Konzentration sehr genau eingestellt werden muß [mü100]。在整个 Züchtungssystem kommen dem Kohlenstoff darüber hinaus noch weitere Steuerfunktionen zu。 Ampulle Herrschende Gesamtdruck 是为了保证 Ampullen 材料在 Züchtungstemperatur von Prinzipieller Bedeutung 的机械稳定性。 Von Interesse ist die Frage, inwieweit die Partialdrücke der Reaktionsprodukte des Kohlenstoffs zum Gesamtdruck beitragen.整个过程中，Blasenbildung (Kochen) 位于硼氧化物的生产过程中，其气相、硼氧化物和 GaAs-Schmelze 的动力学。 Desweiteren ist die Frage zu beantworten, ob der C-Gehalt im System den Einbau anderer Verunreinigungen wie z.B. Sauerstoff、Silizium 和 Bor beeinträchtigt oder fördert。 Im Projekt sollen die heatdynamics und kinetischsen Einflußfaktoren des Kohlenstoffeinbaus in versetzungsarmes GaAsDetailliert untersucht werden.气相、FTIR 和 GDMS 分析的质谱分析Weiterhin soll ein 热动力运动模型 zur Beschreibung des Einbauverhaltens von Kohlenstoff erweitert werden, bei dem alle im System vorhandenen Elemente (Ga, As, C, N, O, H, Si, B) sowie die diekinetik der Einbauvorgänge im Mehrphasensystem berücksichtigt werden。热力学模型的基本原理是“ChemSage”和“ChemApp”软件包的基础。热力学研究的原理和解释是热力学研究中 Ga-As-B-N-C-H-Si 系统 Ga-As-B-N-C-H-Si 的运行和应用基础。该问题是通过硼氧化装置来实现 CO 运输的运动量化，并有效地实现运输效率。 Ein weiteres Ziel ist die Verbesserung des Thermodynamisch-kinetischen Modells durch Vergleiche mit Züchtungsexperimenten. Dazu ist die weitere Aktualisierung derthermodynamischen Grunddaten durch Experimente, die Untersuchung des tempaturabhängigen Löslichkeitsverhaltens (z.B. von SiO2 in B2O3 [Verunreinigung bzw. Wechselwirkung mit der Quarzampulle) zum Ziel haben, notig。