Selektive Kristallisation aus Lösungsmitteltröpfchen auf amorphe Unterlage

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Die prinzipielle Möglichkeit, Silicium-Kristallite hoher Perfektion an definierten Stellen auf einem amorphen Substrat aufzuwachsen, konnte im Rahmen des bisherigen DFG-Forschungsprojektes nachgewiesen werden. Es gelang, die hierfür von uns vorgeschlagene, neuartige Züchtungsmethode experimentell im Labormaßstab umzusetzen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen soll an der Optimierung der Methode und an einer Vertiefung des theoretischen Verständnisses zur Keimbildung und zum Energie- und Materialtransport weiter gearbeitet werden. Schwerpunkt bleibt die Materialkombination Silicium auf Glas, weil sich hierfür eine Reihe von technischen Anwendungen abzeichnet. Da wegen des Fehlens eines kristallographischen Gitters der Unterlage kein epitaktisches Verwachsen von Substrat und Deposit möglich ist, werden zunächst punktuell gut haftende, texturierte Depositkristallite erzeugt. Die als Keimzentren fungierenden Kristallite sollen in zukünftigen Experimenten epitaktisch zu schichtartigen Strukturen auswachsen. Um in einfacher Weise ohne fotolithografische Strukturierung, Keimbildung an bevorzugten Stellen zu ermöglichen, wird das natürliche Koaleszensverhalten dünner Metallfilme bei Temperaturen oberhalb ihres Schmelzpunktes ausgenutzt. Für das aus der Gasphase aufzubringende Silicium sind die gebildeten Metalltröpfchen außerdem Lösungsmittel, so daß eine Züchtung bei niedrigen, glasverträglichen Temperaturen möglich ist. Das Wachstum der Kristallite erfolgt nach dem Vapour Liquid Solid-Mechanismus (VLS) in einem stationären Temperaturgradienten, hervorgerufen durch die realisierte Strahlungsheizung der Probenvorderseite und die Kühlung der Rückseite.