Influence of the process parameters on the formation of crystal defects during the growth of 2" InP single crystals by the vertical gradient freeze technique

Auf Grund der stetig wachsenden Bedeutung der Nachrichten- und Kommunikationstechnik in der modernen Informationsgesellschaft, sowie der ständigen Forderung nach höheren Datenübertragungsraten, steigt der weltweite Bedarf an qualitativ hochwertigen InP Substratkristallen kontinuierlich an. Nach allgemeiner Einschätzung stellen das vertikale Gradient Freeze (VGF) Verfahren und verwandte Züchtungstechniken die einzige Möglichkeit dar die wachsenden Anforderungen an qualitativ hochwertige Substrate bei einer weiteren Steigerung des Kristalldurchmessers zu erfüllen. Um den Einfluss der Züchtungsbedingungen auf das Auftreten von Defekten (polykristallines Wachstum, Versetzungen, Zwillinge) zu untersuchen und mit den so gewonnenen Erkenntnissen die Züchtungsprozesse zu optimieren, wurde unter intensiver Nutzung der numerischen Simulation ein umfangreiches Züchtungsprogramm durchgeführt. So wurden folgenden Einflussgrößen in den Züchtungsprozessen variiert: -) strukturelle Qualität (Versetzungsdichte) der Keimkristalle -) Geometrie des Tiegels (Tiegel mit flachem Boden, herkömmliche Tiegel mit einem Öffnungswinkel von 120° bzw. 160°) -) Art und Konzentration des Dotierstoffes -) axialer Temperaturgradient in Kristall und Schmelze Bei Untersuchungen zum Einfluss der Qualität der Keimkristalle auf das Auftreten von polykristallinem Wachstum konnte gezeigt werden, dass bei der Verwendung von Keimkristallen mit einem Durchmesser von 2“ das polykristalline Wachstum nur vermieden werden kann, wenn die Versetzungsdichte (Etch Pit Density) einen kritischen Wert (EPD 10-6 Wcm und einer homogenen lateralen Dotierstoffverteilung hergestellt werden. Durch eine weitere Modifizierung des Züchtungsaufbaus gelang auch die Herstellung von semiisolierendem Material mit einer mittleren EPD 10-6 Wcm and a homogenous lateral distribution of the dopand. By implying further modifications in the experimental setup semiinsulating material with an average EPD < 200 cm-2 can be produced. By using X-Ray Topography (XRT), it could be shown that in InP crystals with a very low dislocation density the 60°-dislocations, caused by thermal stress, only contribute to a small amount on the total dislocation density. Further more dislocation types were identified which are not described in literature so far for InP crystals grown by the VGF-technique. Within the scope of this thesis also a numerical study was carried out to investigate the influence of time dependent magnetic fields on the growth of InP crystals by the VGF-technique. Comparing the influence of rotating and traveling magnetic fields (RMF and TMF) on the shape of the phase boundary and the resulting von Mises stress at the phase boundary clear advantages were shown using traveling magnetic fields