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Projekt
Intermediate in der Ammonothermal-Synthese von Einkristallen binärer und höherer Metallnitrid-Halbleitermaterialien
Antragsteller
Professor Dr. Rainer Niewa
Fachliche Zuordnung
Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
Förderung
Förderung von 2011 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182356696
Das Hauptziel des Teilprojekts während der zweiten Antragsperiode ist es, das während der ersten Projektperiode über den chemischen Ablauf der Ammonothermal-Synthese binärer Metallnitrid-Kristalle Gelernte auszubauen und auf weitere chemische Systeme zu übertragen. Dabei soll die Bandbreite möglicher Experimente unter ammonothermalen Bedingungen durch (unabhängige) Erhöhung von maximaler Temperatur und Druck sowie (Weiter-)Entwicklung von Liner-Materialien vergrößert werden. Speziell bei der GaN-Synthese unter ammonobasischen Bedingungen mit Kaliumamid als Mineralisator erscheint die Charakterisierung der erhaltenen Flüssigkeit als Schlüssel zum Verständnis der chemischen Vorgänge bei Prozess-Temperaturen. Flankierend sollen hier auch Natrium- und Kaliumamidoaluminate genauer untersucht werden, da diese Verbindungen nach Literaturberichten offenbar eine sehr ähnliche Chemie zeigen, als feste Stoffe allerdings besser definierte Ausgangssysteme darstellen. Wir erwarten aus diesen Untersuchungen weitere wichtige Informationen zur Interpretation der Löslichkeitskurven von GaN in sc-NH3 mit ammonobasischen Mineralisatoren in Abhängigkeit von T und P. Zu diesem Themenblock gehören auch die in situ-Untersuchungen zu gelösten Spezies und Vorgängen auf atomarer/molekularer Ebene während des Kristallzuchtprozesses in Kooperation mit mehreren anderen Teilprojekten (TP 3, 4, 5). Der Erzeugung belastbarer Stoffdaten sowie Löslichkeitsdaten kommt in diesem Rahmen eine besondere Bedeutung zu (mit allen TPs). Um Zugang zu neuen Materialien zu erhalten, sollen zunächst mögliche Intermediate bei der bisher unbekannten ammonothermalen Kristallzucht der Halbleiter InN und Zn3N2 hergestellt werden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen und den verbesserten apparativen Möglichkeiten sollte die Synthese dieser beiden interessanten Materialien gelingen. Darauf aufbauend kann die Herstellung von festen Lösungen von GaN mit InN sowie mit Übergangsmetallnitriden wie z. B. ScN und Seltenerdmetallen, bzw. von ternären Materialien wie ZnSiN2, ZnGeN2 und ZnSnN2 (in enger Kooperation mit TP 1) angegangen werden. Auch hier ist es von grundlegender Bedeutung, die beteiligten gelösten Intermediate zu kennen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
