Kristallzüchtung von (Cd,Zn)Te durch Detached Bridgman Growth

• Applicant: Professor Dr. Michael Fiederle
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering ; Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 172278037

• Final Report Year: 2016

Final Report Abstract

Im Rahmen des Projekts wurden wichtige Verbesserung zur Kristallzüchtung von (Cd,Zn)Te Kristallen erzielt. Durch die Kombination von Simulationen und experimentellen Arbeiten konnten die bestehenden Methoden zur Kristallzüchtung modifiziert werden. Zwei unterschiedliche Verfahren wurden eingesetzt, um die (Cd,Zn)Te Kristalle zu züchten. Dies waren die Züchtung aus der Schmelze mittels dem Bridgman-Verfahren BM und die Züchtung aus der Lösung nach der Travelling Heater Methode THM. Es konnte gezeigt werden, dass beide Verfahren in der Lage sind hochohmige, detektorfähige Kristalle herzustellen. Die Ergebnisse der BM Kristalle belegten, dass das Detached BM Verfahren sowohl in der kristallinen Qualität als auch in der defektdichte limitiert ist. Es zeigte sich, dass das THM Verfahren aufgrund der niedrigeren Züchtungstemperatur Material mit einer geringeren Defektdichte liefert. Die dominierenden Defekte sind sowohl im den bM wie auch in den THM Kristallen Tellureinschlüsse. Es wurden zahlreiche Kristalle gezüchtet, charakterisiert und analysiert. Zusätzlich zu den Experimenten im Labor wurden auch die Ergebnisse von Kristallen verglichen, die unter Schwerelosigkeit gezüchtet wurden und einen tieferen Einblick auf die diffusiven und konvektiven Strömungen während er Kristallzüchtung geben. Hier zeigt sich, dass eine additive Durchmischung durch ein rotierendes Magnetfeld beim THM Verfahren die Kristallqualität verbessert. Allerdings zeigte es sich auch, dass eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit über 3 mm/d zu einer Steigerung der Defektdichte führt. Die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse sollen für weitere wissenschaftliche Arbeiten genutzt werden, um die Kristallzüchtung von (Cd,Zn)Te Kristallen auf für eine größere kommerzielle Nutzung wie z.B. in der Computer-Tomographie einsetzen zu können. Dazu sind weitere Experimente sowohl im Labor als auch unterer Schwerelosigkeit erforderlich und bereits in Planung.

Publications

• Te inclusions in large size CdTe THM crystals,Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), 2011 IEEE, 4514-4517, 2011,IEEE
  Raul, A; Hennard, G; Sowinska, M; James, RB; Fauler, A; Fiederle, M
  
• Surface processing of CdZnTe crystals, SPIE Optical Engineering + Applications, 85071S-85071S-5,2012, International Society for Optics and Photonics
  Gnatyuk, VA; Vlasenko, OI; Levytskyi, SN; Dieguez, E; Crocco, J; Bensalah, H; Fiederle, M; Fauler, A; Aoki, T
  
• Growth and characterization of CdTeSe for room-temperature radiation detector applications, SPIE Optical Engineering + Applications, 885210-885210-4, 2013, International Society for Optics and Photonics
  Roy, UN; Bolotnikov, AE; Camarda, GS; Cui, Y; Hossain, A; Yang, G; James, RB; Fauler, A; Fiederle, M; Sowinska, M
  
• CZT Crystal Growth by THM in Microgravity, IAC-14-A2.4.7, Conference: 65th International Astronautical Congress, at Toronto, Canada, 2014
  Senchenkov, AS; Fiederle, M; Kolesnikov NN