Characterization of SiC-crystal growth by micro-Raman spectroscopy

• Applicant: Professor Dr. Martin Hundhausen
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2002 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5469528

Den Schwerpunkt dieses Teilprojektes stellt ein neuartiger Ansatz dar, um mit Hilfe der Ramanspektroskopie bisher nicht zugängliche Informationen über den Massentransport bei der Kristallzüchtung zu erhalten. Dabei soll Quellenmaterial aus hoch angereicherten 13C-Isotopen als Sonde verwendet werden, um dem Kohlenstofftransport im Züchtungsofen nachzugehen. Dieser Transport kann innerhalb des Quellenmaterials stattfinden, zwischen Quellenmaterial und Tiegelwand oder vom Quellenmaterial in den wachsenden SiC-Kristall. Der physikalische Hintergrund beruht auf der Tatsache, dass die Frequenzen der Gitterschwingungen mit zunehmender Atommasse abnehmen, d.h. dass im Ramanspektrum auftretende Linien sich durch den Austausch von 12C durch 13C zu niedrigeren Frequenzen verschieben. Die Herausforderung dieses Projektes ist, für SiC-Kristalle mit einer Mischung von 12C und 13C-Isotopen den genauen Zusammenhang zwischen Mischungsverhältnis und Ramanverschiebung der Moden zu untersuchen. Es geht dabei um Phononen-Selbstenergiekorrekturen aufgrund von Streuung durch Massenunordnung. Für das Studium dieser Korrekturen ist SiC ein ideales Material, da aufgrund seines Polytypismus die Phononendispersionskurven von 3C-SiC in der (111)-Richtung rekonstruiert werden können. Ziel der Untersuchungen ist es, eine quantitativ präzise Methode zur Verfügung zu haben, um dem Massentransport bei der Kristallzucht nachzugehen. Bei der modifizierten PVT-Züchtung, bei der sowohl mit einer Feststoffquelle, als auch mit gasförmigen Quellen gearbeitet wird, ergibt sich so z.B. durch den Einsatz von 13C-haltigem Methan die Möglichkeit, zu differenzieren, wieviel des Kohlenstoffs aus den beiden Quellen stammt.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 476: Silicon Carbide as Semiconductor Material: Alternative Approaches towards Crystal Growth and Doping
• Participating Person: Professor Dr. Lothar Ley