Crystal growth and characterization of ZnGe(As, P)2

The growth of ZnGe(AsxP1−x)2 crystals is studied by direct solidification from a stoichiometric melt. Optimum growth conditions with respect to the single phase and the crystal quality of the samples are found. Using a temperature gradient of 4 K/cm and a cooling rate of 2 K/h large single-crystalline areas of 3 × 4 mm2 are obtained. Investigations by X-ray powder diffraction revealed a chalcopyrite-type lattice for the quaternary compound. Additional phases are not detected. Closer examination by energy dispersive X-ray microprobe analysis yields the exact composition of the element concentrations. In regard to the arsenic and phosphorus contents electrolyte electroreflectance spectroscopy is used to determine the energies of the fundamental optical transitions. The analysis shows an approximately linear increase of the direct band gap with decreasing composition parameter x. Die Synthese von ZnGe(AsxP1−x)2-Kristallen durch langsame Abkuhlung aus der Schmelze wird untersucht. Es werden optimale Wachstumsbedingungen im Hinblick auf die Phasenreinheit und kristalline Beschaffenheit der Proben gefunden. Ein Temperaturgradient von 4 K/cm und eine Abkuhlrate von 2 K/h ergeben grose einkristalline Bereiche von 3 × 4 mm2. Rontgendiffraktometrie-Messungen zeigen, das die quaternare Verbindung eine Chalkopyrit-Kristallstruktur besitzt. Zusatzliche Phasen werden nicht beobachtet. Die genaue Bestimmung der Materialzusammensetzung erfolgt durch Elektronenstrahl-Mikroanalyse. Mittels elektrolytischer Elektroreflexion werden die Energien der optischen Ubergange im Bereich der Bandlucke in Abhangigkeit von den As- und P-Konzentrationen bestimmt. Die Ergebnisse zeigen mit abnehmenden x-Gehalt eine nahezu lineare Verschiebung der Bandlucke in Richtung hoherer Energien.