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Open Access
Diffusion von Gold in Germanium
(1999) Strohm, Andreas
Die Diffusion von Gold in Germanium in nahezu versetzungsfreiem Germanium wurde zwischen 500°C und 920°C untersucht. Die Diffusionsprofile wurden durch Messungen des Ausbreitungswiderstands oder mit Hilfe des Radiotracer-Verfahrens bestimmt. Die aus Langzeit-Temper-Versuchen (0,5 h bis 237 h) bestimmten Diffusionskoeffizienten hängen nach einem Arrhenius-Gesetz von der Temperatur ab (Aktivierungsenthalpie 1,45 eV; präexponentieller Faktor 5,1E-7 m2/s). Ein Vergleich mit Literaturdaten zeigt, daß der Diffusionskoeffizient von Au in Ge von der Versetzungsdichte unabhängig ist und - im Gegensatz zum Ge-Selbstdiffusionskoeffizienten - nicht durch Leerstellen im thermodynamischen Gleichgewicht kontrolliert ist. Dies legt die Vermutung nahe, daß Au in Ge über einen Au-Zwischengitteratome kontrollierten dissoziativen Mechanismus diffundiert. Kurzzeit-Temper-Versuche (10 s - 626 s) zur Diffusion von Au in Ge sind damit im Einklang.
Open Access
Selbstdiffusion in Silizium-Germanium-Legierungen
(2002) Strohm, Andreas; Frank, Werner (Prof. Dr.)
Selbstdiffusionsuntersuchungen in relaxiertem Si-Ge in Abhängigkeit vom Ge-Gehalt y und der Temperatur T wurden mittels des Radiotracer-Verfahrens durchgeführt. Als Sonden für die Ge-Selbstdiffusion wurden 71Ge-Atome (Halbwertszeit t½ = 11 d) verwendet, die am Institut für Strahlen- und Kernphysik (ISKP) der Universität Bonn oder am Massenseparator ISOLDE am Europäischen Kernforschungszentrum (CERN) in Genf implantiert wurden. Als Sonden für die Si-Selbstdiffusion wurden 31Si-Atome (Halbwertszeit t½ = 2,6 h) verwendet, die am IGISOL-Beschleuniger der Universität Jyväskylä implantiert wurden. Die bestimmten 71Ge- und 31Si-Diffusionskoeffizienten D unterscheiden sich für gleiche Zusammensetzungen kaum, nehmen mit zunehmendem Ge-Gehalt zu und folgen Arrhenius-Gesetzen D = D0exp(-H/kT). Beim Übergang von Si-reichem zu Ge-reichem Si1-yGey findet ein Wechsel des Diffusionsmechanismus vom indirekten Zwischengitteratom-Mechanismus zum Leerstellen-Mechanimus statt. Dieser Wechsel macht sich als deutlicher Knick bei y = 0,35 in den Kurven D(y) bei festem T, H(y) und D0(y) bemerkbar. Bei dieser Zusammensetzung findet in der ungeordneten Legierung Si-Ge ein Übergang von einem festen und harten (Si-ähnlichen) Kristallgitter zu einem weichen und lockeren (Ge-ähnlichen) Kristallgitter statt. Zur Messung der Diffusion kurzlebiger Isotope (Halbwertszeiten < 1 d) war es nötig, eine Vakuumkammer so umzubauen, daß in ihr die Implantation der kurzlebigen Radioisotope (z. B. 31Si), die Diffusionstemperung und die anschließende Schichtenteilung durch Ionenstrahlzerstäubung on- beamline und in-situ durchgeführt werden können. In dieser neuartigen Apparatur konnte zusätzlich die Diffusion von 11C (t½ = 20 min) in Ge gemessen werden. Die Ergebnisse für H und D0 legen die Annahme eines Leerstellen-Mechanismus für die C-Diffusion in Ge nahe.