Thesis (Th. M.)--Regent College, 1996. / Abstract and vita. Includes bibliographical references (leaves 172-180).

Foram crescidos monocristais semicondutores Pb1-xSnxTe através do Método Bridgman. Selecionou-se a liga Telureto de Chumbo-Estanho por apresentar banda de energia do tipo direto da ordem de 0,30 eV, permitindo operação no intervalo de 3-30 mm, ou seja, ideal lna fabricação de detectores fotovoltáicos para a operação na região do infravermelho terma (8-14 mm). As análises obtidas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e medidas de raios-x indicaram que os resultados obtidos concordaram com os existentes na literatura, verificando-se, nos cristais crescidos, a presença de alta homogeneidade na sua composição e uma baixa densidade de defeitos. Através do diagrama de fases da liga Pb1-xSnxTe, pode-se observar que o soluto SnTe é rejeitado a partir da interface sólido/líquido na solidificação, formando uma camada enriquecida de soluto. Devido à presença da gravidade, o soluto acumulado na interface tende a se redistribuir uniformemente na fase líquida através da convecção, uma vez que o soluto SnTe é menos denso que o solvente PbTe. Como resultado, a distribuição final de soluto tende a ser acumulativa, aproximando da equação de Scheil, sendo verificado e comprovado através de análise de espectrometria por dispersão de energia (EDS), com o auxílio de microscopia eletrônica de varredura (MEV).

A liga Pb1-xSnxTe possui grande utilização na fabricação de detectores fovoltáicos, operando na região do infravermelho termal (8-14 mm) e seu desenvolvimento é de grande interesse na indústria aeroespacial. Este trabalho visou estudar a redistribuição de soluto através da solidificação unidirecional utilizando os métodos Bridgman vertical, normal e inverso, e horizontal. Foi estabelecido um gradiente térmico para cada método utilizado, variando somente a velocidade de solidificação, visando estudar a distribuição de soluto (SnTe) na fase líquida. Através de análises dos resultados obtidos pode-se verificar que na ocorrência de fluxos convectivos e/ou difusivos suficientes para causarem a mistura completa na fase líquida, a composição axial (Cs) do lingote resultante varia de acordo com a equação de Scheil. No uso do método Bridgman vertical normal ou inverso, os gradientes térmicos ou constitucional possuem sempre sinais opostos, ou seja, a convecção provocada pela configuração estável de um gradiente pode ser reduzida pela estabilidade do outro. Os resultados obtidos foram analisados através de espectrometria por dispersão de energia (EDS), com auxílio de um microscópio eletrônico de varredura (MEV).

Le phénomène de démouillage est caractérisé par la croissance d'un cristal sans contact avec la paroi du creuset due à l'existence d'un ménisque liquide au niveau de l'interface solide-liquide. Ceci crée un espace de quelques dizaines de micromètres entre le cristal et le creuset dans lequel il est élaboré et une des conséquences immédiates de ce phénomène est la nette amélioration de la qualité du cristal. Dans le cas du démouillage, la forme du ménisque est décrite par l'équation de Young-Laplace à partir de laquelle on a pu établir le système des équations différentielles non-linéaires qui décrivent l'évolution du rayon du cristal et de la hauteur du ménisque en fonction de diverses perturbations. L'intérêt réside dans la possibilité d'étudier numériquement, à partir de ces équations, les solutions stationnaires, leur stabilité, statique et dynamique, et d'effectuer une étude de la sensibilité des solutions vis-à-vis des paramètres du procédé et des conditions initiales. / The phenomenon of dewetting is characterized by the Vertical Bridgman growth of a crystal without contact with the crucible wall due to the existence of a liquid meniscus at the level of the solid-liquid interface which creates a gap between the grown crystal and the inner crucible wall. One of the immediate consequences of this phenomenon is the drastic improvement of the crystal quality. In order to bring crucial information concerning dewetted phenomenon, detailed theoretical results and numerical simulations are necessary, on the basis of the mathematical models able to reflect better the real phenomenon which should include all essential processes appearing during the growth. The main problem of the dewetting growth and the related improvements of the material quality is the stability of the growth process. In this context, the goal of the present work is to perform analytical and numerical studies for capillarity, heat transfer and stability problems of the dewetted Bridgman process.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Untersuchungen zum Einfluss der Züchtungsbedingungen auf die Eigenschaften von multikristallinen (mc) Silizium-Kristallen. Im Mittelpunkt stehen Züchtungsexperimente mit einer gezielten Variation der Züchtungsaufbauten und Züchtungsgeschwindigkeiten. Die gezüchteten Kristalle wurden umfassend charakterisiert im Hinblick auf die Kohlenstoffkonzentration, die Kornstruktur, die Vesetzungsdichte, Verteilung der Ausscheidungen und Ladungsträgerlebensdauer. Zusätzlich wurde die Versetzungsanordnung in Abhängigkeit von der Wachstumsrate bzw. Abkühlrate systematisch untersucht. Als Ergebnis wurde gezeigt, dass die Züchtungsbedingungen die Kohlenstoffkonzentration, die Versetzungsdichte, die Bildung von den Ausscheidungen sowie die Ladungsträgerlebensdauer beeinflussen können, jedoch nicht die Korngröße. Es wurde ein direkter Zusammenhang zwischen Ausscheidungsgebieten und erhöhte Versetzungsdichte beobachtet. Im Rahmen der Arbeit wurde festgestellt, dass die endgültige Versetzungsstruktur sich als Resultat von Gleit- und Erholungsprozessen darstellt.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Untersuchungen zum Einfluss der Züchtungsbedingungen auf die Eigenschaften von multikristallinen (mc) Silizium-Kristallen. Im Mittelpunkt stehen Züchtungsexperimente mit einer gezielten Variation der Züchtungsaufbauten und Züchtungsgeschwindigkeiten. Die gezüchteten Kristalle wurden umfassend charakterisiert im Hinblick auf die Kohlenstoffkonzentration, die Kornstruktur, die Vesetzungsdichte, Verteilung der Ausscheidungen und Ladungsträgerlebensdauer. Zusätzlich wurde die Versetzungsanordnung in Abhängigkeit von der Wachstumsrate bzw. Abkühlrate systematisch untersucht. Als Ergebnis wurde gezeigt, dass die Züchtungsbedingungen die Kohlenstoffkonzentration, die Versetzungsdichte, die Bildung von den Ausscheidungen sowie die Ladungsträgerlebensdauer beeinflussen können, jedoch nicht die Korngröße. Es wurde ein direkter Zusammenhang zwischen Ausscheidungsgebieten und erhöhte Versetzungsdichte beobachtet. Im Rahmen der Arbeit wurde festgestellt, dass die endgültige Versetzungsstruktur sich als Resultat von Gleit- und Erholungsprozessen darstellt.

The microstructure, and phase selections of La₆₆Al₁₄(Cu, Ni)₂₀ alloy were studied by Bridgman solidifications, and composite materials of dendrites in amorphous matrix or micro- and nano- sized eutectic matrix were formed with different cooling rates. The volume fraction of the dendrite phase reaches a maximum at the cooling rate of about 15 K/s, the secondary dendrite arm spacing λ₂ decreases from 4.3 µm to 0.6 µm with the increasing of cooling rate R, and obeys the equation of λ₂R⁰.⁵&#x2077=1.74µm(K/s)R⁰.⁵&#x2077. The compression strength, as well as the elastic strain limit of the dendrite/amorphous matrix composite are 600 MPa, and 2.3%, respectively. Improved ductility was observed for the dendrite amorphous matrix composites with more dendrite phase by slow cooling rate. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

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