Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Verfahren zur Herstellung von Verbindungshalbleitern

20.12.2006
Experten des IKZ züchteten im Rahmen eines DFG-Projekts Boroxid-freie Galliumarsenid-Kristalle

Zum Abschluss eines DFG-Projekts melden Mitarbeiter des Instituts für Kristallzüchtung (IKZ) einen großen Erfolg: Sie haben Galliumarsenid (GaAs) ohne die sonst immer erforderliche Boroxid-Abdeckung gezüchtet. Mit einem bereits früher am IKZ entwickelten Verfahren zur Herstellung der begehrten Drei-Fünf-Halbleiter haben sie neue Eigenschaften des Materials aufgedeckt. Jetzt schon sei das IKZ in der Lage, mit der Methode „gezielte Messproben für Forschung und Industrie anzufertigen“, schreiben der Projektleiter, Prof. Peter Rudolph, und der für das Projekt verantwortliche Wissenschaftler, Dr. Frank M. Kießling, in ihrem Abschlussbericht.

Für die industrielle Produktion sind die immer wieder auftretenden Defekte in den Halbleiter- Kristallen schon seit längerer Zeit ein teures Problem: Solche Defekte führen zu einer hohen Ausschussrate. Teilweise war bekannt, dass die Defekte mit dem Konzentrationsverhältnis der Elemente, zum Beispiel Gallium und Arsen, in der Schmelze zusammenhängen. Kießling berichtet: „Bislang gab es kaum Erfahrungen dazu, wie man dieses Verhältnis während des Züchtungsvorgangs kontrollieren und beeinflussen kann.“ Industriepartner des IKZ wie die Freiberger Compound Materials GmbH haben deshalb mit großem Interesse das Projekt beraten und unterstützt.

Die verfeinerte Schmelztechnik kann auch für die Züchtung anderer Drei-Fünf-Halbleiter verwendet werden, sie stellt eine grundlegende verfahrenstechnische Weiterentwicklung dar. Die Industrie könnte damit perfektere Kristalle produzieren. Die Halbleiter werden zum Beispiel für Laser- und Leuchtdioden, Hochfrequenzschaltkreise (in Handys und ähnlichen Geräten) und Solarzellen gebraucht. Bis zur industriellen Nutzung muss aber die Züchtungstechnologie noch ausgereift und prozesstechnisch gestaltet werden. Dies war auf der am IKZ durchgeführten Etappe der Grundlagenforschung nicht das Ziel.

... mehr zu:
»Galliumarsenid »Halbleiter »IKZ »Schmelze

Die Herstellung von Drei-Fünf-Halbleitern leidet an dem fertigungstechnischen Problem, dass je einer der Inhaltsstoffe – in diesem Fall das Arsen – leicht flüchtig ist. Daher werden diese Halbleiter traditionell mit einer Boroxid-Abdeckung gezüchtet. Diese zusätzliche Schicht auf der Schmelze dient dazu, die Verflüchtigung des Arsens und damit die sich verringernde Konzentration des Arsens in der Schmelze zu verhindern. „Durch das Boroxid kommt es allerdings auch zu Verunreinigungen“, erklärt Kießling. Und: „Bei manchen Defekttypen konnte man gar nicht bestimmen, ob sie vielleicht auch mit dem Boroxid zusammenhängen, da es keine alternativen Proben gab, die man hätte prüfen können.“

Die Experten am IKZ haben eine Apparatur genutzt, in der Galliumarsenid ohne Boroxid- Abdeckung entsteht. Ausgangspunkt war ein Herstellungsverfahren namens „Vapour Pressure Controlled Czochralski (VCz)“, das ein IKZ-Team um Dr. Michael Neubert erstmals realisiert hatte und das nun weiterentwickelt wurde. Rudolph erläutert den Hintergrund: „Der Trick dabei ist eine zusätzlich eingebaute heiße Wand in der Schmelzanlage und die Idee der Dampfdruckkontrolle.“ Der Dampfdruck beschreibt die Verflüchtigungstendenz des flüchtigen Elements, beispielsweise des Arsens. Schafft man es zu kontrollieren, in welchen Ausmaßen es sich aus der Schmelze verflüchtigt, so kann man die Zusammensetzung der Schmelze gezielt an Ort und Stelle kontrollieren. Arsen, das sich verflüchtigt, sammelt sich immer an der kältesten Stelle der Wand. „An diesem Ort“, erklärt Kießling, „befindet sich eine Arsenquelle, durch die das flüchtige Element zum Ausgleich in die Anlage geleitet werden kann“. Mit dieser Kombination von heißer Wand und Arsenquelle – eine technische Herausforderung angesichts der komplizierten Schmelzanlagen – können Frank Kießling und seine Kollegen eine Boroxid-freie GaAs-Kristallschmelze in ihrem Arsen-Gehalt steuern.

Das IKZ hat der Forschung und der Industrie Bor-freie Messproben zur Verfügung gestellt. Diese stammten aus Schmelzen unterschiedlicher Zusammensetzung, besonders aus solchen mit einem Galliumüberschuss. Diese Proben wurden auf die klassischen Defekte („Zwillinge“, Zweite-Phase-Partikel, Punktdefekte) hin untersucht. Dabei ist man zu unerwarteten Erkenntnissen über die Wechselwirkungen der Defekte gelangt – Erkenntnisse, die einige Literaturmeinungen wesentlich revidieren. Diese Ergebnisse haben auch dazu geführt, dass die DFG das Projekt sehr positiv bewertet und eine Förderung über insgesamt fünf Jahre (2001-2006) bewilligt hat. Beteiligt an der Forschung in diesem Projekt waren neben dem IKZ und dem Paul-Drude-Institut (PDI) aus Berlin unter anderem auch die Martin- Luther-Universität Halle/Saale und die TU BA Freiberg, sowie die Industriepartner.

Ansprechpartner:
Dr. Frank Kießling
030 / 6392-3032
kiessling@ikz-berlin.de

Josef Zens | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Berichte zu: Galliumarsenid Halbleiter IKZ Schmelze

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Studie InLight: Einblicke in chemische Prozesse mit Licht
22.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Eigenschaften von Magnetmaterialien gezielt ändern
16.11.2016 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie