Strukturverfeinerung von Siliziumkarbid-Polytypen

Bauer, Andreas

Zusammenfassung Im Rahmen dieser Dissertation wurde eine Strukturverfeinerung von Siliziumkarbid-Polytypen mittels Röntgenexperimenten durchgeführt. Die Elementarzellen der einzelnen SiC-Polytypen unterscheiden sich in ihren a und c/n Gitterparametern. Außerdem treten zellinterne Abweichungen von den idealen atomaren Positionen, sogenannte atomare Relaxationen auf. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die c- und die a-Gitterkonstanten der Polytypen 4H-, 6H-, 15R- und 21R-SiC durch hochpräzise Messungen nach der Bond-Methode bestimmt. Beide Gitterparameter zeigen einen linearen Verlauf in Abhängigkeit der Hexagonalität der Polytypen. Die zellinternen Relaxationsparameter von 4H- und 6H-SiC wurden durch Vermessen von sogenannten "fastverbotenen" Reflexen bestimmt. Durch die Kombination der Ergebnisse der Gitterkonstantenbestimmung und der Relaxationsparameter wurde ein Modell eines modularen Aufbaus der SiC-Struktur entworfen, welches den Aufbau aller Polytypen beschreiben kann. Ein Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit solchen aus ab-initio Rechnungen ergab eine gute Übereinstimmung.

Summery A structure refinement of silicon carbide polytypes based on x-ray diffraction experiments was performed. The unit cells of SiC polytypes differ in the a and c/n lattice parameters as well as in cell internal deviations from the ideal atomic positions, so called atomic relaxations. The c- and a-lattice constants of the polytypes 4H-, 6H, 15R- and 21R-SiC were determined by means of high-precision Bond-measurements. Both lattice parameters show a linear dependence on the hexagonality of polytypes. By the use of so called "quasi-forbidden" reflections it was possible to determine cell internal relaxation parameters of the polytypes 4H- and 6H-SiC. By combination of these lattice parameters and these cell internal relaxation parameters we designed a model of a modular composition of the SiC structure, which can describe the structure of all SiC polytypes. A comparison of the measured data with those for calculated geometries from first-principles calculations is given. We find a good agreement between the calculated and the experimental data.

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Bauer, Andreas: Strukturverfeinerung von Siliziumkarbid-Polytypen. 2003.

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