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| Book/Report | FZJ-2018-03805 |
1992
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag
Jülich
Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19160
Report No.: Juel-2621
Abstract: Das Galliumarsenid ist z. Z. aufgrund seiner strukturellen und elektrischen Eigenschaften der wichtigste Vertreter der III-V-Verbindungshalbleiter. Die zukunftsträchtigsten Eigenschaften von Galliumarsenid sind: - Die hohe Elektronenbeweglichkeit' und Elektronengeschwindigkeit. - Die direkte Aufnahme bzw. Erzeugung von Lichtsignalen. Zur Zeit spielt Galliumarsenid eine gut ergänzende Rolle zum Silizium. Seine Anwendung beschränkt sich hauptsächlich auf Bereiche, in denen die hohen Fertigungskosten tragbar sind. GaAs-Bauelemente werden in Eingangsstufen von Hochfrequenzempfängern wie im Brennpunkt von Satellitenempfangsantennen und in Fernsehempfängern eingesetzt. Sie sind außerdem noch im Telefonnetz und im Kabelfernsehen im Einsatz. Das wichtigste Anwendungsgebiet von GaAs-Dioden ist die optische Nachrichtenübertragung. Eine weitere Anwendung von Galliumarsenid als Grundmaterial füi Digitalrechner scheitert noch an den hohen Fertigungskosten, der nicht konstanten Produktqualität und dem niedrigen Integrationsgrad des GaAs-Chips. Eine wichtige Voraussetzung für eine breitere Anwendung von Galliumarsenid in der Zukunft ist ein großtechnisches und marktfähiges Verfahren zur industriellen Herstellungvon großdimensionierten, kostengünstigen GaAs-Einkristallen von hoher struktureller Perfektion und Reinheit. Die bisher eingesetzten Verfahren (horizontales Bridgman und LEC) können die Anforderungen an die Kristallqualität nicht immer erfüllen. Die bestmögliche Kristallqualität kann nach den bisherigen Erkenntnissen auf dem Gebiet der Festkörperforschung durch die Ziehung des Kristalls aus der Schmelze nach der Czochralski-Methode erreicht werden. Dazu hat wesentlich die Erprobung der Heiß-Wand-Czochralski Technik zur Züchtung von GaAs-Einkristallen niedriger Versetzungsdichte (EPD =10$^{2}$ -10$^{3}$ cm$^{-2}$) und hoher Reinheit mit Hilfe einer labormaßstäbliclien Gremmelmaier-Apparatur im IFF des Forschungszentrums Jülich beigetragen. Dabei wird die Aufrechterhaltung der Stöchiometrie in der Schmelze und im Kristall durch die Anwesenheit einer As-Gleichgewichtsatmosphäre erzielt, die das Abdampfen des Arsens aus der GaAs-Schmelze ständig ausgleicht. Die B$_{2}$O$_{3}$-Schmelze, die als As-Dampfsperre beim LEC-Verfahren wirkt, entfällt. Zur Aufrechterhaltung des erforderlichenAs-Dampfdruckes muß der gesamte Kristallzuchtraum (Rezipient) über die zum Aufbau dieses Druckes erforderliche Temperatur der As-Quelle beheizt werden. Die Gleichgewichtsbedingungen für reines Arsen über einer stöchiometrischen GaAs-Schmelze wurden experimentell bei p(As) = 2,0 bar und T(As) = 653 °C bestimmt.Angesichts einer industriellen Anwendung des HWC-Verfahrens ist die systematische Durchführung einer Reihe von Forschungs- und Entwicklungsschritten erforderlich: - Die Einsatzfähigkeit [...]
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