@phdthesis{Hartmann2013, author = {Hartmann, Carsten}, title = {Aluminiumnitrid-Volumenkristallz{\"u}chtung mittels physikalischen Gasphasentransports}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28992}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {In der Promotionsarbeit wurde ein Z{\"u}chtungsverfahren zur Herstellung strukturell hochqualitativer AlN-Volumenkristalle mittels PVT-Methode entwickelt. Wesentliche Grundvoraussetzungen daf{\"u}r sind ein thermisch und chemisch stabiles Tiegelmaterial, ein AlN-Quellmaterial mit Sauerstoffverunreinigungen <300 ppm und AlN-Keime mit hoher kristalliner Perfektion. Unter den getesteten potenziellen Tiegelmaterialien (BN, TaC, TaN, NbC, NbN, TaB2, W) zeigten sich TaC und mit Abstrichen W unter AlN-Z{\"u}chtungsbedingungen ausreichend stabil und wurden f{\"u}r die Wachstumsversuche verwendet. Zur effektiven Reduzierung der Sauerstoffverunreinigungen im AlN-Quellmaterial wurde ein karbothermischer Reduktionsprozess entwickelt, welcher eine Restsauerstoffkonzentration im Quellmaterial von <300 ppm gew{\"a}hrleistet. AlN-Keime f{\"u}r die Homoepitaxie von AlN-Volumenkristallen wurden durch heteroepitaktisches Wachstum auf SiC-Substraten und {\"u}ber spontane Nukleation freistehender AlN-Kristalle hergestellt. Beim heteroepitaktischen Wachstum auf SiC zeigte sich eine starke Abh{\"a}ngigkeit von der Substratpolarit{\"a}t. Wachstum auf C-polarem SiC ist mit geringeren {\"A}tzgrubendichten von 5*10^4 - 10^6 cm^(-2) gegen{\"u}ber Si-polarem Wachstum mit {\"A}tzgrubensdichten von 5*10^6 - 10^7 cm^(-2) gekennzeichnet. F{\"u}r beide Substratpolarit{\"a}ten wurden Modelle des Anwachsstadiums entwickelt. AlN-Kristalle mit bis zu 35 mm im Durchmesser wurden gez{\"u}chtet. Die hohe Rissneigung aufgrund von Abk{\"u}hlspannungen und Si-Konzentrationen von mehreren Prozent im gewachsenen AlN-Kristall vermindern aber die Kristallqualit{\"a}t erheblich. Eine sehr hohe kristalline Perfektion kann hingegen durch spontane Nukleation freistehender AlN-Kristalle auf einer Zwischenebene in der Tiegelmitte gew{\"a}hrleistet werden. Bei Nukleationstemperaturen von 2200 °C wurden isometrische Kristalle mit 12*12*14 mm^3 gez{\"u}chtet. Die Kristalle weisen eine zonare Struktur auf, welche durch einen in [000-1]-Richtung gewachsenen Kernbereich mit Versetzungsdichten <10^2 cm^(-2) und einem senkrecht um den Kernbereich gewachsenen Randbereich mit Versetzungsdichten von 10^2 - 10^4 cm^(-2) gekennzeichnet ist. Strukturell hochqualitative (000-1)-Keime wurden aus spontan nukleierten isometrisch gewachsenen AlN-Kristallen pr{\"a}pariert und f{\"u}r die homoepitaktische Volumenkristallz{\"u}chtung verwendet. Unter Zuhilfenahme numerischer Temperaturfeldsimulationen wurde ein angepasster Keimhalter entwickelt, welcher ein leicht konvexes Temperaturfeld am Keim gew{\"a}hrleistet und Parasit{\"a}rwachstum unterdr{\"u}ckt. Somit konnten AlN-Volumenkristalle homoepitaktisch gez{\"u}chtet werden, welche eine Durchmesservergr{\"o}ßerung unter Beibehaltung der hohen strukturellen Qualit{\"a}t der Keimkristalle zeigen. Dieses Verfahren bietet die Grundlage, durch die Z{\"u}chtung mehrerer Kristallgenerationen eine Durchmesseraufweitung auf industriell relevante Gr{\"o}ßen von 1-2" zu erreichen.}, subject = {Transport; Gasphase; Kristallwachstum; Gasphasenz{\"u}chtung; Volumenkristallz{\"u}chtung; Nitrid-Halbleiter; Substrat; Vapour growth; Bulk growth; Nitride semiconductor; Substrate}, language = {de} }