TY - THES A1 - Pietzker, Christian T1 - In-situ Wachstumsuntersuchungen beim reaktiven Anlassen von Cu, In Schichten in elementarem Schwefel N2 - In dieser Arbeit wurde das reaktive Anlassen von dünnen Kupfer-Indium-Schichten in elementarem Schwefel mittels energiedispersiver Röntgenbeugung untersucht. Durch die simultane Aufnahme der Röntgenspektren und der Messung der diffusen Reflexion von Laserlicht der Wellenlänge 635 nm an der Oberfläche der Probe während des Schichtwachstums von CuInS2 konnte eine Methode zur Prozesskontrolle für ein Herstellungsverfahren von CuInS2 etabliert werden. Die Bildung von CuInS2 aus Kupfer-Indium-Vorläuferschichten wird dominiert von Umwandlungen der intermetallischen Phasen. CuInS2 wächst innerhalb der Aufheizperiode ab einer Temperatur von ca. 200°C aus der Phase Cu11In9. Jedoch zerfällt letztere metallische Phase in Cu16In9 und flüssiges Indium bei einer Temperatur von ca. 310°C. Das flüssige Indium reagiert im Falle von Kupferarmut mit dem Schwefel und führt zu einem zusätzlichen Reaktionspfad über InS zu CuIn5S8. Unter Präparationsbedingungen mit Kupferüberschuss wird das Indium in einer intermetallischen Phase gebunden.Erstmals konnte die Phase Digenite bei Temperaturen über 240°C beobachtet werden. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur wandelt sich diese Phase unter dem Verbrauch von Schwefel in Covellite um.Für Proben mit Kupferüberschuss konnte eine Wachstumskinetik proportional zur Temperatur beobachtet werden. Dieses Verhalten wurde durch eine stress-induzierte Diffusion als dominierenden Reaktionsmechanismus interpretiert. Dabei werden während der Bildung von CuInS2 durch unterschiedliche Ausdehnungen der metallischen und sulfidischen Schichten eine Spannung in der CuInS2-Schicht induziert, die nach Überschreiten einer Grenzspannung zu Rissen in der CuInS2-Schicht führt. Entlang dieser Risse findet ein schneller Transport der Metalle zur Oberfläche, wo diese mit dem Schwefel reagieren können, statt. Die Risse heilen durch die Bildung neuen Sulfids wieder aus. N2 - In this work the reactive annealing of thin copper and indium films in elemental sulphur was investigated by energy dispersive X-ray diffraction. Measuring simultanously laser light diffusively reflected from the growth surface, a simple method for process monitoring could be established. The process monitoring using 635 nm laser light can now independently be used in production.The growth of CuInS2 from copper-indium precursors is dominated by transitions between intermetallic phases. CuInS2 growths in the heat up period above 200 °C from the phase Cu11In9. However the latter metallic phase decomposes into Cu16In9 and liquid indium at a temperature of 310 °C. The liquid indium reacts in the case of copper deficiency with sulphur to InS. This leads to an additional reaction path via InS to CuIn5S8. Under preparation conditions with copper excess to the contrary, indium is bound in an intermetallic phase.For the first time the phase Digenite could be observed in a growth experiment at temperatures above 240 °C. During cool down to room temperature this phase transforms to Covellite by consumption of sulphur.For samples with copper excess a growth kinetic proportional to the temperature was observed. This behaviour is interpreted by a stress induced reaction mechanism: During the formation of CuInS2, strain in the CuInS2 thin film is induced due to different expansion coefficients of the metallic and sulphurous phases. After transgression of a certain strain limit, cracks within CuInS2 are formed. Along these cracks, fast transport of metallic species to the surface can occur. There these species can react with the sulphur. The cracks can heal up by the formation of new sulphides. KW - CuInS2 KW - Chalkopyrit KW - Wachstum KW - EDXRD KW - LLS KW - elementarer Schwefel KW - reaktives Anlassen KW - CuInS2 KW - Chalcopyrite KW - growth KW - EDXRD KW - LLS KW - elemental sulphur KW - reactive annealing Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001219 ER -