Synthese, Kristallstruktur, Phasentransformation und Phasenbeziehungen von Verbindungshalbleitern im System ZnS-CuIn2-FeS-(Se)-ZCIS

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Bente
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5223244

Verbindungshalbleiter des II-VI - I-III-VI2-Types im Gesamtsystem FeS-ZnS-CuInS2-(FZCIS) werden auf ihre Struktur-Eigenschaftsbeziehungen sowie Stabilitätsbedinungen und -bereiche studiert, wobei als Grundlage die vollständige Mischkristallreihe mit einem Phasenübergang im System ZnS-CuInS2 (ZCIS) dient. Für FZCIS-Mischkristalle (Einkristall- und Dünnschichten) sollen die kontinuierlichen und diskontinuierlichen Änderungen der Struktur, speziell der lokalen Phänomene wie Leerstellen- und Metallverteilungen inklusive ihrer Valenzeffekte als Grundlage für die Klärung ihrer elektronischen Eigenschaften studiert werden. Die Steuerung der Leitungseigenschaften von n- nach p-leitend durch Cu-In-Unstöchiometrien in ZCIS sollen auf die Effekte von substitutivem Fe in unterschiedlichen Valenzen und von Zn erfaßt werden. Es sind hierbei die kontinuierlichen Bereiche innerhalb der kubischen und tetragonalen Mischphasen und die diskontinuierlichen Ansätze beim kubisch-tetragonalen Übergang sowie des elektronischen Überganges nahe ZnS Schwerpunkte. An Einkristallen werden über die gesamte Mischreihe chemisch analytische, strukturelle, mikrostrukturelle und spektroskopische sowie elektrische Untersuchungen sowie Studien zur Temperaturstabilität durchzuführen sein. An Dünnschichten werden zudem besonders Versetzungen sowie stabilisierende Einflüsse verschiedener Substrate untersucht. Zur Systematisierung der Ergebnisse werden erstmals bezüglich eines Mischkristallsystems die Abrahams-Bernstein-Beziehung sowie die Ansätze nach Ricon und Zunger zur Berechnung des Band Gap aus Struktur, Gleichgewichts- und Valenzdaten angesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen