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Gasphasenzüchtung |
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Kristallzüchtung aus der Gasphase, liegt vor, wenn die Nährphase zur Kristallzüchtung gasförmig ist. In einem Gasraum mit dem Druck P und gefüllt mit Molekülen der Masse M besteht nach der kinetischen Gastheorie eine Stromdichte von Teilchen in eine Richtung von:
 Das ist die maximale Lieferrate bei der Gasphasenzüchtung. Da die Dichte im gasförmigen Zustand etwa 1000 mal kleiner ist als im flüssigen oder festen Zustand, ist die maximal erreichbare Wachstumsgeschwindigkeit aus der Gasphase erheblich kleiner als bei der Züchtung aus der flüssigen Phase. Das Grundschema der Kristallzüchtung aus der Gasphase kann aus der Abbildung ersehen werden. Die Ausgangssubstanz wird in einem Verdampfungsraum bei einer Temperatur T2
in die gasförmige Phase übergeführt und nach dem Transport über die Gasphase im Wachstumsraum bei einer Temperatur T1 wieder als Kristallphase ausgeschieden. Das kann entweder in einem offenen System, durch das ein Trägergas hindurchströmt, oder in einem geschlossenen System geschehen. Häufig wird der Verdampfungsraum und der Wachstumsraum in einem Gefäss realisiert, das in einem Temperaturgradienten plaziert ist. Je nachdem, ob Verdampfung und Abscheidung rein physikalisch oder mittels chemischer Reaktionen erfolgen, spricht man von Sublimation (PVD,PVT) bzw. Kristallisation durch chemische Reaktion (chemischer Gasphasentransport, chemische Gasphasenabscheidung). Das thermische Gleichgewicht zwischen Kristall und Gasphase hängt von der Temperatur, der Zusammensetzung und, stärker als bei Schmelzen und Lösungen, vom Dampfdruck ab.
 Gasphasenzüchtung: Schema der Gasphasenzüchtung: a) in einem offenen System mit Trägergas; b) in einem geschlossenen System. Das Ausgangsmaterial wird vom Bereich mit der Temperatur T2 zum Bereich mit der Temperatur T1
transportiert und als Kristall abgeschieden. |
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