Chemie und Technologie der Ammonothermal-Synthese von Nitriden (FOR 1600)

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Die Ammonothermal-Synthese stellt ein vielversprechendes Verfahren für die Herstellung von Nitrid-Materialien dar, zu dem auch das Halbleitermaterial Galliumnitrid gehört.

Die 2011 gegründete DFG-Forschergruppe „Chemie und Technologie der Ammonothermal-Synthese von Nitriden“ hat sich zur Aufgabe gemacht ein elementares Verständnis für die Ammonothermal-Synthese zu entwickeln, um die Grundlagen für eine gezielte Kristallzucht von Nitriden mit hoher Qualität zu legen.

Der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente (LEB) in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) übernehmen innerhalb der Forschergruppe die Entwicklung eines geeigneten Kristall-Züchtungsprozesses für die saure und basische Ammonothermal-Synthese. Neben dem Aufbau einer Autoklavenstation mit Halbleiterreinheit, hat die thermische Simulation und die Entwicklung entsprechender Modelle für den Wärme– und Stofftransport einen hohen Stellenwert. Die Modelle werden während der gesamten Projektlaufzeit ständig verfeinert und mit Hilfe von in-situ Messungen validiert. Dieses Teilprojekt (TP6) besitzt damit auch eine starke Querschnittsaufgabe, indem die Erkenntnisse der anderen Arbeitsgruppen zusammengeführt werden, um ein ganzheitliches Bild der Vorgänge im Reaktor zu erhalten.

Bei der Ammonothermalsynthese von Kristallen handelt es sich um ein Hochdruck-Lösungszüchtungsverfahren in überkritischem Ammoniak basierend auf dem Prinzip der Hydrothermal-Synthese, welche bereits Großindustriell für die Züchtung von Quarzkristallen eingesetzt wird. Über die Zugabe von sog. Mineralisatoren wird die Löslichkeit des herzustellenden Materials in überkritischem Ammoniak durch die Bildung von löslichen Verbindungen gesteuert. Die Wahl des Mineralisators entscheidet dabei über Lösungsverhalten, Verunreinigung, Wachstumskinetik usw. Die Vorgänge während der Züchtung wurden dabei erst teilweise verstanden, da ein hoher Betriebsdruck (100-300 MPa) bei Temperaturen zwischen 400-550°C den Einsatz herkömmlicher in-situ Messtechnik verhindert. Die Ammonothermal Forschergruppe soll hier einen entscheidenden Beitrag zum tieferen Verständnis der Ammonothermal-Synthese von Nitriden liefern.

Nähere Details über die Forschergruppe Ammono-FOR finden sich unter: Externer Link: Homepage Forschergruppe Ammono-FORhttp://www.ammono-for.de/


Thermisches Modell eines Ammonothermal-Autoklaven und Ofenkonstruktion

Thermisches Modell eines Ammonothermal-Autoklaven (links) und dazugehörige Ofenkonstruktion (rechts)

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Letzte Änderung: 24.05.2013 - 09:57 Uhr GMT +1
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