2. Wirkungsquerschnitte und Streulängen - Liss, Klaus-Dieter

58 DAS MATERIALSYSTEMeinerseits die Erstarrungslinie im Phasendiagramm sehr weit von der Schmelzlinie entfernt istund die von diesen beiden Linien aufgespannte Linse sehr flach liegt, so daß die Konzentrationenbei vorgegebener Temperatur in Festkörper und Schmelze sehr unterschiedlich sind.Um eine vorgegebene Festkörperkonzentration zu erhalten muß diesem bei der Erstarrung einerheblicher Materialtransport nahe der Grenzfläche entgegenwirken. Man kann sich vorstellen,daß bei deren Variation, wie sie bei einem Gradientenkristall stufenlos auftreten soll, dasSystem sehr leicht unkontrollierbar wird. Andererseits ist das Kristallgitter des Silizium naheder Schmelztemperatur so weich, daß die, wie hier vom Germanium dargestellt, durch eingelagerteFremdatome auftretenden Spannungen nicht mehr vom Gitter aufgenommen werden,sondern relaxieren. In diesem Fall entstehen leicht Instabilitäten, die zu polykristallinemWachstum führt.In den letzten Jahren haben sich weitere1700Kristallzuchtmethoden, die Epitaxien 1600 flüssigentwickelt und bedeutende Stellungen, 1500insbesonders bei der Herstellung dünner1400Schichten, eingenommen. Bei der chemischenGasphasenepitaxie (CVD), die sich1300fest1200durch große Wachstumsgeschwindigkeitenauszeichnet, werden TrägermoleküleGe-Konzentration x0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0nahe an einem Substrat aufgespalten und Abbildung (33):Phasendiagramm des Systems Si 1-x Ge x zwischendann auf diesem, je nach Prozeßbedingungenkristallin, abgelagert. Das Kri-Schmelze und Festkörper [21].stallwachstum geschieht hier weit unterhalb des Schmelzpunktes, wo das Siliziumgittermechanische Spannungen aufnehmen kann und somit der bei der Zucht aus der Schmelzeauftretende Störprozeß entfällt. Außerdem kann die gewünschte Festkörperzusammensetzungin sehr einfacher Weise durch die Mischungsverhältnisse der Trägergase gesteuert und imLaufe des Wachstums beliebig variiert werden. Diese Methode wurde von Magerl und Holmzunächst im Rahmen eines abgeschlossenen Systems, jedoch für eine feste Legierungszusammensetzung[22] erfolgreich auf das System Si 1-x Ge x angewendet. Um nun auch Konzentrationsgradientenzu verwirklichen, schlugen Magerl et al. eine CVD-Herstellungsmethodeauf Silan- und Germanbasis (SiH 4 bzw. GeH 4 ) vor und führten 1990 eine der vorliegendenArbeit zugrundeliegenden Machbarkeitsstudie mit Erfolg durch [23, 24]. Da für die Anwendungder Gradientenkristalle in der Neutronenstreuung erhebliche Dicken benötigt werden,arbeiten die Autoren mittels kleinflächigen Substraten in einem induktionsgeheizten, röhrenförmigenOfen hauptsächlich auf die Wachstumsgeschwindigkeit hin. Es wurden Wachstumsgeschwindigkeitenvon bis zu 0,7 µm/min erreicht, die, wie die Schichtdicken auch,gegenüber herkömmlichen CVD-Methoden um einen Faktor 100 bis 1000 mal größer sind.Temperatur T [K]