Auf der Grundlage unserer Ergebnisse aus Forschung, anwendungsorientiertem Wissen sowie praktischer Erfahrungen entwickeln wir neue Technologien und Verfahren zur Züchtung kristalliner Materialen.

Einen Überblick aktuell verwendeter Methoden sowie unser Portfolio an Spezialausstattung finden Sie hier.

Wir bieten Ihnen u.a. Unterstützung und Beratung in den folgenden Entwicklungsbereichen an:

• Neuentwicklung von Züchtungsverfahren und Technologien
• Weiterentwicklung etablierter Züchtungsverfahren
• Prozessuntersuchungen und Prozessoptimierung
• Dotierungen
• Materialcharakterisierung
• Kristallbearbeitungstechnologien

In Zusammenarbeit mit unserer Anlagenkonstruktion werden Anlagen und deren Komponenten für die Züchtung entwickelt oder modifiziert. Ein Beispiel ist die Entwicklung der Technologie zur Kristallzüchtung im Magnetfeld KristMAG^®, die mit dem Innovationpreis Berlin-Brandenburg ausgezeichnet wurde.

Das IKZ verfügt über eine weitreichende Expertise bei der Entwicklung kristalliner Materialien. Gerne stellen wir Ihnen unsere Materialien für Forschungszwecke zur Verfügung.

Volumen-Kristalle:

• Aluminiumnitrid-Einkristalle und -Mischkristalle (auch speziell dotiert)
• Galliumarsenid-Einkristalle (nach VGF-Verfahren unter Nutzung eines KristMAG^®-Heizer-Magnet-Moduls)
• Galliumarsenid-Kristalle (nach kundenspezifischen Spezialanforderungen)
• Germanium-Kristalle (auch speziell dotiert)
• Oxid- und Fluorid-Kristalle (nach kundenspezifischen Spezialanforderungen)
• Silizium-Blöcke (multikristallin, high performance multikristallin, quasi-mono / p- und n-Typ dotiert)
• Silizium-Germanium-Mischkristalle (auch speziell dotiert)
• Silizium-Kristalle (auch speziell dotiert)

Epitaxie:

• Gallium- oder Aluminiumoxid-Schichten (n-typ, auf Ga₂O₃, Al₂O₃ oder Si)
• Kalium-Natrium-Niobat-Schichten
• Kupferindiumgalliumdiselenid-Inseln für Mikrokonzentratorsolarzellen
• Nioboxid-Schichten
• Polykristalline Siliziumschichten auf Glas oder kostengünstigen Substraten
• Silizium / Germanium - Molekularstrahlepitaxie mit Feststoffquellen (MBE) und mit Gasquellen (GSMBE)
• Silizium / Germanium - Nanostrukturen
• Strontium-Ruthenat-Schichten
• Strontium-Titanat-Schichten
   

Die technologische Neu- und Weiterentwicklung qualitativ hochwertiger Kristalle sowie effizienter Kristallzüchtungsmethoden stellt hohe Ansprüche an die Konzeption des Anlagenbaus. Am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung werden diese Aufgaben, in enger Absprache mit den Wissenschaftlern, von der Gruppe Anlagenkonstruktion bearbeitet.

Die Arbeitsgruppe, bestehend aus Ingenieuren und Technikern, verfügt über langjährige, fundierte Kenntnisse im wissenschaftlichen Anlagen- und Gerätebau. Sie entwickelt Anlagenkomponenten, die bislang kommerziell nicht angeboten werden und ermöglicht so interessante, neue Forschungsansätze.
Die Schwerpunkte unserer AG Anlagenkonstruktion liegen in den folgenden Tätigkeitsfeldern:

• Kompetente Beratung zu technischen Fragen der Kristallzüchtung
• Entwicklung, Konstruktion und Modifizierung mechanischer und elektronischer Baugruppen mit daraus resultierenden, fertigungsgerechten Unterlagen
• Reparatur, Wartung und fachgerechter Umbau von Kristallzüchtungsanlagen

Das Institut gehört zu den wenigen Forschungseinrichtungen, die über eigene Fachkompetenz im Bereich Anlagenkonstruktion verfügen, weshalb wir unsere Leistungen gern auch externen Partnern anbieten.

Das IKZ bietet numerische Modellierungen und Machbarkeitsstudien als Leistung für externe Partner auf Anfrage an. Unser Serviceangebot umfasst folgende Leistungen:

• 2D- und 3D-Modellierung von Temperatur-, Lorentzkraft- und Strömungsfeldern zum Einsatz von Magnetfeldern in der Kristallzüchtung
• Berechnung thermischer Spannungen in Kristallen
• Globale Simulation zur Optimierung des Züchtungsprozesses
• Grundlagenorientierte Untersuchungen zur Wachstumskinetik
• Konstruktionsbegleitende und prozessunterstützende Berechnungen zu Transportprozessen und Feldverteilungen bei Züchtungsverfahren
• Machbarkeitsstudien zur Entwicklung von Technologien oder der Adaption von Züchtungsanlagen im Bestand unserer Partner
• Numerische Modellierung des Wärme- und Massetransports
• Numerische Simulation des PVT-Prozesses
• Numerische Untersuchungen von Kristallzüchtungsprozessen und –verfahren

Wir bieten Expertise in der physikalischen Charakterisierung von kristallinen Materialien, der Untersuchung auf atomarer Ebene durch Elektronenmikroskopie sowie der chemischen und thermodynamischen Analyse.

Wir stellen unsere Expertise für Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur Verfügung und bieten Beratung und Messungen auf Anfrage.

Mikroskopie:

• Focused Ion Beam
• In-Situ TEM  (Gasatmosphären bis 1 bar, T bis 1000 °C, Biasing heating)
• Konfokalmikroskopie (CFM)
• Lichtmikroskopie
• Rasterelektronenmikroskopie (SEM) - Analysen (Abbildung, EDX, EBSD, WDS)
• Rasterkraftmikroskopie (zusätzlich PFM und Conductive-AFM)
• Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM-Analysen, Phasenbestimmung)
• Transmissionselektronenmikroskopie (Strain Analyse)

Spektroskopie und optische, bildgebende Verfahren:

• Elektronenspinresonanz
• Ellipsometrie
• HRTEM Analysen, Quantitative strain Analyse, Analyse von Defekten
• Infrarotspektroskopische Analyse von Verunreinigungen
• Kapazitätsspektroskopie (DLTS incl. C-V/C-f/I-V-Messungen)
• Kathodolumineszenz (Korrelation optischer, elektrischer und struktureller Eigenschaften)
• Lebensdauermessung an Silizium (MDPmap)
• Lumineszenz-Intensitätsverteilung
• Messung des optischen Transmissionsgrades im Wellenlängenbereich von 120 nm bis 3.3 µm
• Mikro-Raman-Streuung
• Photolumineszenz
• Photothermische Ionisation
• Si, Ge und SiGe- Probenmessungen mittels Lateral Photovoltage Scanning (LPS) und Photoluminescence (PL)
• Spektrale Transmission (bis 1600 °C)
• Streulichttomographie: Abbildung dekorierter Versetzungsnetzwerke über makroskopische Kristallbereiche
• Transmission/Reflexion (VUV - FIR)

Röntgenbeugung:

• Diffraktometrie (hochauflösend)
• Orientierungsverfahren
• Pulverdiffraktometrie
• Reflektometrie
• Rocking-Kurven-Analyse
• Röntgenographische Bestimmung der Kristallorientierung und von Kristallphasen
• Röntgen-Topographie
• Synchrotronstrahlung (ESRF, BESSY, DESY)
• Texturbestimmung

Weitere:

• Chemische Analysen mit ICP, ICP-OES und RFA
• Differential Scanning Calorimetry (DSC, bis 1650°C)
• Differential-Thermoanalyse (DTA /DG) in verschiedenen Atmosphären bis 2400°C
• Emanating Gas Analysis (EGA) bis 2000°C
• Ermittlung der elektrischen Eigenschaften von Halbleiterkristallen
• FE-Tester für ferroelektrische Eigenschaften
• Laserinterferometer für piezoelektrische Koeffizienten
• Thermodynamische Gleichgewichtsrechnungen
• Thermogravimetrie (TG)
• Leitfähigkeitsmessungen
• Wachstums- und Relaxationsprozesse in der Epitaxie

Übernahme von Service- und Forschungsaufgaben für Industrie, Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen, die von der Präparation spezieller Proben, inkl. Sonderanfertigungen mit speziellen Anforderungen an Geometrie und Oberflächenqualität, bis zur Entwicklung von Bearbeitungstechnologien inklusive der Erstellung zugehöriger Dokumentationen reichen.

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Charakterisierung können wir einen hohen Fertigungsstandard garantieren.

Unser Portfolio umfasst folgende Leistungen:

• Trennschleifen von Kristallen und Wafern (Diamantdraht-, Multidiamantdraht- und Diamant-Innentrennsägen)
• Flachschleifen
• Läppen und Polieren
• Mechanisches und chemo-mechanisches Polieren
• Bestimmung von geometrischen Oberflächenparametern