Das aktuelle Interesse an Germanium-Einkristallen mit einer spezifisch angepassten Defektstruktur wird durch die Grundlagenforschung im Rahmen der Suche nach dem neutrinolosen Doppel-Beta-Zerfall zur Entschlüsselung der Eigenschaften des Neutrinos angeheizt. Das Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) ist Teil der LEGEND-Kollaboration - welche das weltweit führende 76Ge-basierte Doppel-Beta-Zerfall-Experiment leitet - und forscht an der verbesserten Weiterverarbeitung von angereichertem Germanium.
Kevin-Peter Gradwohl arbeitet an diesem Projekt und unterstützte das Team im Rahmen seiner Doktorarbeit zur Züchtung und Defektuntersuchung von hochreinen Germaniumkristallen. Diese Einkristalle wurden mit der Czochralski-Methode in [211] und [110] Richtung zum Zweck des Versetzungsstruktur-Engineerings gezüchtet. Durch das Wachsen eines dünnen Kristallhalses bei hoher Wachstumsgeschwindigkeit war es möglich, Versetzungstypen und Linienrichtungen auszurichten, da ausschließlich eine der {111}-Gleitebenen parallel zu den Wachstumsrichtungen verläuft. Mit Hilfe der Weißstrahl-Röntgentopographie wurde eine umfangreiche Burgers-Vektor-Analyse durchgeführt, die ergab, dass die Versetzungen im [211]- und [110]-Kristall hauptsächlich vom Schrauben- bzw. 60°-Typ sind. Diese Ergebnisse konnten mit den örtlich aufgelösten Ladungsträgerlebensdauern der Kristalle korreliert werden.
Herr Gradwohl ist studierter Materialwissenschaftler und arbeitet seit 2018 im Rahmen einer Doktorarbeit zum Thema „Züchtung und Defektuntersuchung von hochreinen Germaniumkristallen für Strahlungsdetektoranwendungen“ am IKZ. Sowohl sein Master- als auch sein Bachelor-Studium schloss der gebürtige Österreicher mit Auszeichnung ab. Bereits im Studium spezialisierte sich Kevin-Peter Gradwohl im Rahmen eines akademischen Austauschprogrammes mit der Northwestern Polytechnical University (Xi’an, China) sowie in zahlreichen Praktika auf die Züchtung und Charakterisierung von Kristallen.
Die ausgezeichnete Forschungsarbeit wird voraussichtlich im Rahmen des Konferenzbandes der CGCT im Journal of Crystal Growth veröffentlicht.
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