FOR 1600:  Chemie und Technologie der Ammonothermal-Synthese von Nitriden

• Fachliche Zuordnung: Wärmetechnik/Verfahrenstechnik ; Chemie ; Informatik, System- und Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182356696

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein elementares Verständnis für die Ammonothermal-Synthese zu entwickeln, die dabei ablaufenden Prozesse zu verstehen, zu beeinflussen und daraus wissenschaftliche Erkenntnisse abzuleiten, um die Grundlagen für eine gezielte Kristallzucht von Nitriden hoher Qualität zu legen. Anhand der Untersuchungen zur Synthese technologisch interessanter neuer Nitride und verwandter Verbindungen soll diese Syntheseroute, die Chemie, die in flüssigem und überkritischem Ammoniak stattfindet, Schritt für Schritt erschlossen und genutzt werden. Zusätzlich sollen in situ Beobachtungsmöglichkeiten technisch realisiert und methodisch entwickelt werden sowie für die Ermittlung thermodynamischer und kristallisationstechnischer Daten nutzbar gemacht werden.
Damit soll erstmals die Möglichkeit geschaffen werden, bei den Bedingungen für die Ammonothermal-Synthese (bis 300 MPa und 600 °C) mittels optischer und röntgenografischer Analysen das Geschehen in den Reaktoren in stofflicher und kristallografischer Hinsicht zu verfolgen. Hierzu wird eine neue Apparatetechnik entwickelt, die eine spezielle Probennahmemöglichkeit beinhaltet und so eine stoffliche Bilanzierung mit chemischen Mitteln zulassen soll. So wird eine Tür zu neuen chemischen Erkenntnissen unter ammonothermalen Bedingungen geöffnet, die zur Entwicklung neuer Stoffe und Materialien führen sollte.
Gesamtziel ist es also, zur Aufklärung der Vorgänge bei der Ammonothermal-Synthese beizutragen, optimale Versuchseinrichtungen und Apparate zur Unterstützung dieser Zielsetzung zu entwickeln und so die Grundlagen für eine gezielte Kristallzucht im ammonothermalen System zu schaffen sowie neue Materialien und optimale Kristallisationsprozesse zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Ammonothermal-Synthese binärer und multinärer Nitride, Amide und Imide von Ga, Al, Si und Ge (Antragsteller Schnick, Wolfgang )
• Entwicklung von speziellen Hochdruck-Hochtemperatur Apparaten, spektroskopische in situ Untersuchungen und Strömungssimulation (Antragsteller Schlücker, Eberhard )
• In situ Visualisierung des ammonothermalen Kristallisationsprozesses mittels Röntgenmesstechnik (Antragsteller Wellmann, Peter )
• Intermediate in der Ammonothermal-Synthese von Einkristallen binärer und höherer Metallnitrid-Halbleitermaterialien (Antragsteller Niewa, Rainer )
• Kristallzüchtung von Nitrid-Einkristallen mit hoher Reinheit nach dem Ammonothermalverfahren (Antragstellerin Meissner, Elke )
• Untersuchung der Lösungs- und Kristallisationsgleichgewichte im System GaN/NH3 als Grundlage für die ammonothermale Kristallzüchtung von Nitriden (Antragsteller Schwieger, Wilhelm )
• Zentralprojekt (Antragsteller Schlücker, Eberhard )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Eberhard Schlücker