Versetzungsaktivität und Rissbildung in Verbindungshalbleitern
Überblick
Verbindungshalbleiter haben auf Grund ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften eine große Bedeutung für technische Anwendungen. Viele Verbindungshalbleiter eignen sich wegen ihrer direkten Bandlücke zur Herstellung von optischen Bauelementen wie Leucht- und Laserdioden. Einige Vertreter dieser Materialien, insbesondere Galliumarsenid (GaAs), ermöglichen durch die hohe Beweglichkeit ihrer Ladungsträger den Einsatz in Hochfrequenzbauelementen. Die Herstellung von einkristallinen Verbindungshalbleitern stellt hohe Anforderungen an die Kristallzüchtung. Die mechanische Bearbeitung von Einkristallen (z. B. Sägen oder Polieren) erfolgt fast ausschließlich im Bereich des Sprödbruchs, wobei das Material durch Bildung und Vernetzungen von Mikrorissen abgetragen wird. Die effiziente Bearbeitung von Kristallen setzt eine gute Beherrschung der Rissbildung und Rissausbreitung voraus.
Ziele
Die elastischen und plastischen Eigenschaften von GaAs sind bereits relativ gut untersucht, während zur Bildung und zum Wachstum von Rissen nur wenig experimentelle Ergebnisse vorliegen. Dagegen sind die mechanischen Eigenschaften von einkristallinem Galliumnitrid (GaN) im Vergleich zu GaAs wenig untersucht. Im Rahmen des Projekts werden Versetzungen und Risse durch Härteeindrücke in die Probenoberfläche erzeugt. Die Eindrücke werden mit verschiedenen mikroskopischen Verfahren in der Oberfläche und im Querschnitt untersucht. Das Ziel des Projekts besteht darin, den Einfluss von Kristalldefekten - insbesondere von Versetzungen - auf die Rissbildung zu bestimmen.
Methoden
Beispiele
Untersuchung von einem Vickers-Eindruck in GaN mit verschiedenen mikroskopischen Methoden
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REM-Aufnahme der Oberflächen mittels Sekundärelektronen |
LM-Bild von der Oberfläche und tiefer liegenden Lateralrissen |
Untersuchung von Versetzungen mittels KL |
Abbildung von Vickers-Eindrücken in GaAs
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Versetzungsabbildung mittels TEM |
Untersuchung des Höhenprofils mittels AFM |
Publikationen
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Ingmar Ratschinski, Frank Heyroth, Wolfgang Fränzel, Hartmut S. Leipner
Anisotropy of crack and dislocation formation in GaAs
Phys. Status Solidi C 6, No. 8, (2009) 1836– 1840 |
Kooperationen
Ansprechpartner:
Ingmar Ratschinski