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Projekt
In situ Visualisierung des ammonothermalen Kristallisationsprozesses mittels Röntgenmesstechnik
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Peter Wellmann
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2011 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182356696
Das Teilprojekt 5 der Forschergruppe "Chemie und Technologie der Ammonothermal-Synthese von Nitriden" befasst sich mit der in situ Röntgen-Visualisierung des Kristallisationsvorgangs. Die ammonothermale Synthese der Nitride im geschlossenen Hochdruck-Autoklaven erlaubt nur bedingt visuellen Zugang zu den Vorgängen in der Reaktionskammer. Mit Hilfe der 2D und 3D Röntgentopographie können die Kristallisationsvorgänge mit einer räumlichen Auflösung von ca. 100µm sichtbar gemacht und im Hinblick auf Reaktionskinetik und Wachstumsraten analysiert werden. Neben dem Wachstum stellt auch die in situ Beobachtung der Auflösung von Kristallen eine sehr wichtige Messmethode dar weil dadurch die Löslichkeit von Nitriden in verschiedenen Mineralisator-Umgebungen mit großer Präzision bestimmt werden kann. Durch die Kenntnis verlässlicher Daten, die in der Literatur größtenteils fehlen, können grundlegende Rückschlüsse auf Übersättigung und Stofftransport im ammonothermalen Wachstumsregime gewonnen werden. In Ergänzung zur Topographie erlaubt die in situ Röntgenbeugung die Erfassung der initialen Kristallisation im ¿m-Bereich. Hinzu kommt die Möglichkeit der Bewertung der Kristallqualität durch Auswertung der Linienbreite der Beugungsreflexe. Drei wissenschaftliche Fragestellungen stehen im Zentrum der Forschungsziele von Teilprojekt 5. Zunächst soll die Datenlage zur Löslichkeit unter ammonothermalen Bedingungen für GaN sowie ausgewählte neue Nitride (Zn-IV-Nitride, Zn3N2, InN) deutlich verbessert werden. Des Weiteren soll ein vertieftes Verständnis des facettierten Wachstums sowie der Nukleation gewonnen werden. Schließlich sollen fundamentale Materialdaten zu elektro-optischen Halbleitereigenschaften neuer Nitride erstmals erhoben werden. In allen drei Bereichen wird erwartet, dass die erzielten Ergebnisse in der Fachcommunity auf großes Interesse stoßen.Die Durchführung der Arbeiten erfolgt in enger Kooperation mit den anderen Teilprojekten, welche Kernkompetenzen aus den Bereichen der chemischen Reaktions- und Hochdruck- Autoklaventechnik einbringen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Großgeräte
Röntgenröhre für Röntgenbeugung
Gerätegruppe
4090 Röntgenröhren und sonstige Röntgengeräte
