Chemischer Transport von PbTe

Abstract

Die IV-VI-Verbindungen PbTe, SnTe und ihre Mischkristalle werden wegen ihrer interessanten Halbleitereigenschaften seit Mitte der sechziger Jahre intensiv untersucht.Die erfolgreiche Zilchtung von Einkristallen der binlren und t e r m e n Verbindungen aus der Schmelze und aus dem Dampf wird in der Literatur beschrieben. Angaben zur Darstellung durch chemischen Transport wurden Msher nicht gefunden. Im ersten Teil unserer Arbeiten wurden Versuche zum chemischen Transport von PbTe rnit Jod durchgefiihrt. Der chemische Transport bot die M6glichkeit, PbTe-Kristalle aus den Elementen zu zuchten, w a r e n d fiir die iibrigen Zilchtungsverfahren erst eine Verbindung aus den Elementen synthetisiert werden muR. Es galt zu IiberprUfen, ob die folgenden thermodynamischen Betrachtungen von S C H O E R fir das PbTe zutreffen. Danach ist Pb allein nicht rnit Jod transportierbar, da wegen der hohen thermischen Stabilitlt des gasfirrmigen Jodids das Gleichgewicht extrem rechts liegt: Pb + J2 (g) = PbJ (9) exotherm Die Bildung der Verbindung PbTe fflh$ jedoch zur Erniedrigung der Aktivitgt von Pb und die Gleichgewichtslage wird i m gUnstigen Sinne verschoben. Bei CARLSON wird die Ziichtung von Bleisulfid rnit Jod beschrieben. Nach SCHAFER sind das Selenid und Tellurid zum chemischen Transport geeignet, wenn das Sulfid transportierbar ist. Denn bei Reaktion der Chalkogenide rnit dem Transportmittel Jod wird das Chalkogen als 2-atomiges MolekUl frei: S2, Se2, Te d. h., die Reaktionsgleichung ist jeweils vom gleichen Typ. Die Reaktionsentropiekeibt i n der Reihe S -Se -Te i m wesentlichen unverandert. Um die Reaktionsenthalpien abzuschltzen, werden die Bildungsenthalpien der Verbindungen betrachtet. Da der Absolutwert A H' bei Seleniden und Telluriden geringer ist als bei Sulfiden und die h d e r u n g der Werte nur geringfiigig ist, muate die Transportierbarkeit der Selenide und Telluride gegeben sein. S2 (9) 4 H 29,88 kcal/Mol Se2 (g) A H 33,24 kcal/Mol Te2 (g) d H 41,O kcal/Mol Die Versuche wurden i n gereinigten Quarzampullen von 1 cm Durchmesser und 10 cm Ltinge durchgeftihrt. Sttkhiometrische Mengen der Elemente 99,999) und das wurde i n die Ampullen eingebracht. 8 -10 Stunden wurden die evakuierten, zugeschmolzenen Ampullen dem Temperaturgradienten eines horizontale8 Zweizonenofens ausgesetzt. Der geeignetste Temperaturgradient lag bei 760-730 C. E s entstanden silber-weiRe, metallisch gllnzende Kristlllchen rnit maximaler Erstreckung von 1 mm. Die rirntgenographische Untersuchung wies aus, daR es sich um PbTe-Einkristalle handelte. Die Kristalle hatten in der Regel oktaedrischen Habitus. Die Voraussage uber die Transportierbarkeit des PbTe von SCHXFER wurde bestiitigt. Fiir die Herstellung gr6iRerer PbTe-Kristalle scheint der SublimationsprozeR aussichtsreicher zu sein. Einmal ist dfe Transportrate filr das PbTe rnit Jod gering und der chemische Transport birgt immer die MUglichkeit in sich, daB sich Spuren des Transportmittels in der Ntihe des wachsenden Kristalls finden. Da PbTe nach NORTHROP stichiometrisch sublimiert, w...