A survey on pattern formation in DC gas discharge systems

Musterbildung in Gasentladungssystemen mit Si:Pt Kathoden wird systematisch untersucht. Das Zustandsdiagramm in der Ebene der Kontrolparameter (die Leitfähigkeit des Halbleiters und die Quellspannung) wird experimentell bestimmt. Der Einfluß des Gasdrucks p und des Abstands d zwischen beiden Elektroden auf das Zustandsdiagramm wird untersucht. Während vorhergehende Experimente ausschließlich Stickstoff benutzten, werden in der vorliegenden Untersuchung auch andere Gase, d.h. He, Ne und Ar, verwendet. Im Falle von Ar werden die Phänomenologie der Musterbildung und das typische Zustandsdiagramm beschrieben und die Abhängigkeit des Zustandsdiagrams von p und d untersucht. Wenn He oder Ne verwendet wird, ist der homogene Zustand der Entladung innerhalb des untersuchten Parameterbereichs stabil und es wird keine Musterbildung beobachtet. Phänomenologische Untersuchungen werden auch im Falle von andereren Kathodematerialien, d.h. Si:Zn und GaAs:Cr, durchgeführt. Pattern formation in gas discharge systems with Si:Pt cathodes is systematically studied. The phase diagram of various generic patterns is quantitatively determined on the plane of the conductivity of the semiconductor and the source voltage. The influence of the gas pressure p and the inter-electrode distance d on the phase diagram is investigated. Besides nitrogen, the present study extended the experimental investigation to other gases, i.e. He, Ne and Ar. In the case of Ar, hexagonally woven stripes, have been observed. The basic phenomenology and the typical phase diagram are described and their dependence on p and d are investigated. When He or Ne are used as the working gas, the uniform state of the discharge is stable in the investigated parameter ranges and no pattern formation is observed. Phenomenological investigations have also been made in the case of other cathode materials, i.e. Si:Zn and GaAs:Cr