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Letters to the Editor DIE TECHNIK DES EINTRAGENS UND DER EXTRAKTION EINIGER METALLE IN DIE KRISTALLGITTER DES GERMANIUMS (TexHHRa BHeCeHH~g ~HcTpaI~[~HHHeI~OTOpBIX MeTaJIHOB B ~pHCTa~HqecRym pemewRy repealing) Zum Zwecke des Eintragens yon Metalla~omen in das Kristallgitter und des Extra- hierens aus diesem bei Germanium wurde eine Methode ausgeaxbeitet, die im folgen. den besehrieben wird. Sie wurde schon friiher [1] zum Studium der Bildung und des Verschwindens thermischer St6rungen in den Kristallen des Germaniums benutzt mid sie bew~hrte sich auch gut beim Studium des Einflusses von Stoffen mit hohem Diffusions- koeffizienten auf deren physikalischen Eigenschaften. Der Kristall des Germaniums, der im Gleichgewicht mit der Schmelze ist, welche aus einer LSsung des Germaniums in irgendeinem reinem Metalle besteht und dessen Diffusions- koeffizient im festen Germanium sehr niedrig ist, kann an diese Schmelze solche Atome anderer Metalle abgeben oder aus ihr empfazlgen, deren Diffusionskoeffizient im festen Germanium bei der gegebenen Temperatur verh:~iltnism~ssig gross ist. Hinsiehtlich des hohen Diffusionskoeffizienten stellt sich bald ein Gleichgewicht ein, bei dem die Kon- zentration fremder Metallatome im Kristallgitter durch den Verteilungskoeffizienten fiir den gegebenen Stoff zwischen dem festen Germanium und dessen LSsung in dem erw~ihnten Metalle und weiter durch ihre Konzentration, resp. Aktivit~it in der fliissigen Phase gegeben ist. Da der Verteilungskoeffizient vonder Temperatur abhiingig ist, ist es ermSgiicht, ob es sich nun um die Extraktion oder S~ttigung handelt, entweder eine hShere, oder eine niedrigere Temperatur zu w~hlen. Werte der Verteilungskoeffi- zienten sind meistens sehr niedrig, was fiir die Dosierung der zur Diffusion bestimmten Metallquanten vorteilhaft ist, denn so ist es m6glich die Unsicherheit und die Eehler, die gew6hnlich bei der Herstellung sehr verdiinnter Legierungen entstehen, zu verhindern. Der grosse Vorteil dieser Methode besteht in der MSglichkeit, vergleichende Messungen an einem und demselben Kristall durchzufiihren denn diesen kann man beliebig sattigen oder extrahieren. Dadurch wird die bei der Herstellung solcher legierter Kristalle aus der Schmelze des reinen Germaniums bestehende Unsicherheit beseitigt. Ausserdem ist es nicht n6tig, die bei der hohen Temperatur ges~ittigten Kristalle zu temperieren, um ther- mische StSrungen zu beseitigen, denn diese entstehen nicht an der dutch die Schmelze benetzten Oberfl~che. Bei der Extraktion oder der Si~ttigung verf~ihrt man derart, dass man den geeigne- ten Kristall des Germaniums auf seiner Oberfl~iche mit einem schwammigen Belag des Germaniums iiberzieht und an eine beliebige Stelle ein abgewogenes Stiickchen Metall oder eine Legierung von bekannter Zusammensetzung anlegt. Die Menge dieses Metalles bewegt sich vom Bruchteil eines Prozentes bis zu einigen Prozenten des Kristall- gewichtes. In der Atmosph~ire von sehr reinem Wassestoff, eines Edelgases oder in hohem Vakuum wird der Kristall bis zur geeigneten Temperatur erhitzt, bei welcher das ein- gele~te Metall schmilzt, sich mit Germanium s~ttigt und durch die Kapillarkraft die Oberfl~iche des Kristalls durchtr~nkt. Durch eine weitere Temperatursteigerung 15st sieh in der Schmelze auch der schwammige Belag und die Gesamtoberfli~che des Kristalls wird durch die Schmelze, deren Zusariimensetzung:durch die Temperatur bedingt ist, einge- hiillt. Nach beendeter Diffusion aus dem Kristalle in die Schmelze oder umgekehrt, wird der ](ristall abgeschreckt und dadurch der Gleichgewichtszustand bei der gegebenen Temperatur fixiert. Da die Menge des Germaniums, des neutralen Metalls und dessen Inhalt an aktiven B~s.ttmdteilen bekannt ist, ist es mSglich aus tier Ver~nderung der elektrischen Leitf~thigkeit de~ Kristalls den Verteilungskoeffizienten tiir die aktiven Bestandteile zwisch'en 'dem Kristallgitter und der fliissigen Phase festzustellen. Den ~rberzug der Kristalloberfl~iche mit dem schwammigen Germanium kann man auf mehrere Arten herstellen; z. B. durch liingeres Erw~irmen mit konzentrierter Salpe- ters~ure, wobei der Kristall an der kiihlsten Stelle des Beh~ilters zu liegen kommt, oder durch allm~hliche anodische Oxydation in Salpetersaure. Der Kristall wird dabei durch eine Tantalzange festgehalten. Der nach dieser oder jener Methode gewonnene Oxydbelag verwandelt sich durch Erw~irmung im Strome von reinem Wasserstoff in schwammiges Germanium, was man gew6hnlich mit dem ~Tberziehen der Oberfl~che mit der Legierung verbinden kann, da es bel einer h6heren Temperatur als bei der Reduktion gebr~uch- lich ist, durchgefiihrt wird. Unter den verwendeten Metallen haben sich z. B. reines Zinn, Indium oder Gallium gut bewiihrt. Eingegangen am 11. 3. 1954. ZDE1N'~K TROUSIL Institut ]i2r technische Physilc d. Tschechosl. A. d. W., Prag [1] Trousil Z.: ~s. ~as. Fys. 3 (1953), 471. Czeehosl. Journ. Phys. 4 (1954) 2 251

Die Technik des Eintragens und der Extraktion Einiger Metalle in die Kristallgitter des Germaniums

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Letters to the Editor

D I E T E C H N I K DES E I N T R A G E N S UND D E R E X T R A K T I O N E I N I G E R METALLE IN DIE K R I S T A L L G I T T E R DES GERMANIUMS

(TexHHRa BHeCeHH~ g ~HcTpaI~[~HH HeI~OTOpBIX MeTaJIHOB B ~pHCTa~HqecRym pemewRy repealing)

Zum Zwecke des Eintragens yon Metalla~omen in das Kristallgit ter und des Extra- hierens aus diesem bei Germanium wurde eine Methode ausgeaxbeitet, die im folgen. den besehrieben wird. Sie wurde schon friiher [1] zum Studium der Bildung und des Verschwindens thermischer St6rungen in den Kristallen des Germaniums benutzt mid sie bew~hrte sich auch gut beim Studium des Einflusses von Stoffen mit hohem Diffusions- koeffizienten auf deren physikalischen Eigenschaften.

Der Kristall des Germaniums, der im Gleichgewicht mit der Schmelze ist, welche aus einer LSsung des Germaniums in irgendeinem reinem Metalle besteht und dessen Diffusions- koeffizient im festen Germanium sehr niedrig ist, kann an diese Schmelze solche Atome anderer Metalle abgeben oder aus ihr empfazlgen, deren Diffusionskoeffizient im festen Germanium bei der gegebenen Temperatur verh:~iltnism~ssig gross ist. Hinsiehtlich des hohen Diffusionskoeffizienten stellt sich bald ein Gleichgewicht ein, bei dem die Kon- zentration fremder Metallatome im Kristallgit ter durch den Verteilungskoeffizienten fiir den gegebenen Stoff zwischen dem festen Germanium und dessen LSsung in dem erw~ihnten Metalle und weiter durch ihre Konzentration, resp. Aktivit~it in der fliissigen Phase gegeben ist. Da der Verteilungskoeffizient v o n d e r Temperatur abhiingig ist, ist es ermSgiicht, ob es sich nun um die Ext rak t ion oder S~ttigung handelt, entweder eine hShere, oder eine niedrigere Temperatur zu w~hlen. Werte der Verteilungskoeffi- zienten sind meistens sehr niedrig, was fiir die Dosierung der zur Diffusion best immten Metallquanten vorteilhaft ist, denn so ist es m6glich die Unsicherheit und die Eehler, die gew6hnlich bei der Herstellung sehr verdiinnter Legierungen entstehen, zu verhindern. Der grosse Vorteil dieser Methode besteht in der MSglichkeit, vergleichende Messungen an einem und demselben Kristall durchzufiihren denn diesen kann man beliebig sattigen oder extrahieren. Dadurch wird die bei der Herstellung solcher legierter Kristalle aus der Schmelze des reinen Germaniums bestehende Unsicherheit beseitigt. Ausserdem ist es nicht n6tig, die bei der hohen Temperatur ges~ittigten Kristalle zu temperieren, um ther- mische StSrungen zu beseitigen, denn diese entstehen nicht an der dutch die Schmelze benetzten Oberfl~che.

Bei der Extrakt ion oder der Si~ttigung verf~ihrt man derart, dass man den geeigne- ten Kristall des Germaniums auf seiner Oberfl~iche mi t einem schwammigen Belag des Germaniums iiberzieht und an eine beliebige Stelle ein abgewogenes Stiickchen Metall oder eine Legierung von bekannter Zusammensetzung anlegt. Die Menge dieses Metalles bewegt sich vom Bruchteil eines Prozentes bis zu einigen Prozenten des Kristall- gewichtes. In der Atmosph~ire von sehr reinem Wassestoff, eines Edelgases oder in hohem Vakuum wird der Kristall bis zur geeigneten Temperatur erhitzt, bei welcher das ein- gele~te Metall schmilzt, sich mit Germanium s~ttigt und durch die Kapil larkraft die Oberfl~iche des Kristalls durchtr~nkt. Durch eine weitere Temperatursteigerung 15st sieh in der Schmelze auch der schwammige Belag und die Gesamtoberfli~che des Kristalls wird durch die Schmelze, deren Zusariimensetzung:durch die Temperatur bedingt ist, einge- hiillt. Nach beendeter Diffusion aus dem Kristalle in die Schmelze oder umgekehrt, wird der ](ristall abgeschreckt und dadurch der Gleichgewichtszustand bei der gegebenen Temperatur fixiert. Da die Menge des Germaniums, des neutralen Metalls und dessen Inhal t an akt iven B~s.ttmdteilen bekannt ist, ist es mSglich aus tier Ver~nderung der elektrischen Leitf~thigkeit de~ Kristalls den Verteilungskoeffizienten tiir die akt iven Bestandteile zwisch'en 'dem Kristallgit ter und der fliissigen Phase festzustellen.

Den ~rberzug der Kristalloberfl~iche mit dem schwammigen Germanium kann man auf mehrere Arten herstellen; z. B. durch liingeres Erw~irmen mi t konzentrierter Salpe- ters~ure, wobei der Kristall an der kiihlsten Stelle des Beh~ilters zu liegen kommt, oder durch allm~hliche anodische Oxydation in Salpetersaure. Der Kristall wird dabei durch eine Tantalzange festgehalten. Der nach dieser oder jener Methode gewonnene Oxydbelag verwandelt sich durch Erw~irmung im Strome von reinem Wasserstoff in schwammiges Germanium, was man gew6hnlich mit dem ~Tberziehen der Oberfl~che mit der Legierung verbinden kann, da es bel einer h6heren Temperatur als bei der Redukt ion gebr~uch- lich ist, durchgefiihrt wird. Unter den verwendeten Metallen haben sich z. B. reines Zinn, Indium oder Gallium gut bewiihrt.

Eingegangen am 11. 3. 1954. ZDE1N'~K TROUSIL Institut ]i2r technische Physilc d. Tschechosl. A. d. W., Prag

[1] T r o u s i l Z.: ~s. ~as. Fys. 3 (1953), 471.

Czeehosl. Journ. Phys. 4 (1954) 2 251