Diskussion der Ergebnisse. Die Entstehung der Gitterdefekte beim Kristallwachstum

Zusammenfassung

Auf Grund unserer Untersuchungen über die Struktur der Bridgman-Kristalle ist anzunehmen, daß bei Kristallen, die in einem Tiegel gewachsen sind, die Versetzungen im wesentlichen infolge der Oberflächenbeschädigung des wachsenden Kristalls entstehen. Hierbei wird insbesondere die Kristallspitze, die eine große Oberfläche gegenüber einem kleinen Volumen hat, in Mitleidenschaft gezogen. Durch die Kontraktion des Kristalls beim Abkühlen verursachte mechanische und thermische Spannungen führen zur Multiplikation der Versetzungen, wobei diese in das Kristallinnere hineinlaufen können. Ein harter Graphittiegel, bei dem die Tiegelwand immer mehr oder weniger große Poren enthält, hat infolgedessen im Vergleich zum weichen (Pulver-)Tiegel stärkere Störungen an der Kristalloberfläche und höhere Spannungen bei der Kristallkontraktion zur Folge. Die resultierende Versetzungsdichte von 10⁵ bis 10⁶ cm⁻² ist ausreichend, um bei dem unterhalb der Phasengrenze verlaufenden Nachglühprozeß zur Polygonisation zu führen (die Entstehung von Kleinwinkelkorngrenzen wurde bei Glühversuchen nur dann beobachtet, wenn die Versetzungsdichte größer als ca. 10⁵ cm⁻² war). Die relativ hohe Perfektion der mit der Technik des weichen Tiegels hergestellten Kristalle kommt dadurch zustande, daß der Tiegel (Graphitpulver) bei der thermischen Kontraktion des Kristalls nachgiebiger ist. Die Flächendichte der Störungen (Zahl der kleinen weißen Rosetten in Abb. 36a pro Flächeneinheit) ist zwar größer als beim harten Tiegel, doch ist ihre Tiefenausdehnung und ihre Intensität, die ein Maß für die lokal erhöhte Versetzungsdichte ist, geringer, da die Multiplikationsrate wegen der kleineren Spannungen ebenfalls kleiner ist. Die häufige Beobachtung von gebogenen Versetzungen dürfte als Beweis dafür zu werten sein, daß die Kristalle globale Spannungen enthalten oder doch zumindest während des Wachstumsprozesses enthalten haben. Diese Schubspannung τ läßt sich berechnen, wenn der Krümmungsradius R einer durchgebogenen Versetzungslinie bekannt ist. Nach Friedel [22] ist τ ≅ µ · b/R (µ Schubmodul, b Burgers-Vektor). Mit µ _Cu = 4000 kp/mm² und b = 2,5 · 10⁻⁸ cm erhält man aus dem Krümmungsradius R = 3 · 10⁻² cm der Versetzung 3 in Fig. 35 eine Schubspannung von 3 p/mm² (die Multiplikationsspannung für Kristalle mit dieser Versetzungsdichte beträgt nach Young und Savage [58] 10 p/mm² bei Raumtemperatur).