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 Forschungsbericht für das Jahr 2017

Professur für Kristallographie

Prof. Dr. Arne Cröll

Hermann-Herder-Str. 5
79104 Freiburg
Tel: 203-6439 Fax: 203-6434
Email arne.croell@krist.uni-freiburg.de
http://www.krist.uni-freiburg.de/ki/Mitarbeiter/Leitung.php


Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

  • Prof. Dr. Arne Cröll (beurlaubt)
  • Vertretung: Dr. Semen Gorfman
  • PD Dr. Andreas Danilewsky
  • Dr. Egbert Keller
  • Dr. Tina Sorgenfrei
  • Prof. Dr. Ulrich Vogt
Einträge in der Rubrik "Who is Who"

Forschungsschwerpunkte

  • Züchtung und Charakterisierung von Halbleiterkristallen
  • Züchtung von Element- und Verbindungshalbleitern mit freien Zonen (Schmelze, metallische Lösung)
  • Messung und Berechnung der Oberflächenspannung von schmelzflüssigen Halbleitermaterialien
  • Numerische Simulationen zur Fluiddynamik von Schmelzen
  • Realstruktur von Kristallen
  • Untersuchungen zu Transportphänomenen und zur Wachstumskinetik
  • Synchrotron-Topographie an Einkristallen
  • Kristallstrukturanalyse
  • Phasendiagrammbestimmung von Mehrkomponentensystemen

Finanzierung

  • BMBF
  • DLR/BMWi
  • ESA/ESTEC
  • EU
  • DFG
  • Industrie

Wissenschaftliche Projekte und Forschungsvorhaben


  • Bestimmung des Einfangverhaltens von Si3N4-Partikeln bei der gerichteten Erstarrung von Solarsilizium im Weltall (ParSiWal-II)
  • Betreuung und Optimierung der Beamline Topographie an der Synchrotron-Strahlenquelle ANKA am Forschungszentrum Karlsruhe
  • Konvektion und Benetzung in der Halbleiterkristallzüchtung zur Optimierung technologisch wichtiger Kristalle unter Schwerelosigkeit (KLUNKER)
  • Stroboscopic and correlative diffraction imaging (STROBOS-CODE)

Wissenschaftliche Publikationen

Originalarbeiten in wissenschaftlichen Fachzeitschriften:
  • Carl, E.-R., Mansfeld, U., Liermann, H. P., Danilewsky, A. N., Langenhorst, F., Ehm, L., Trullenque, G., Kenkmann, T.: High-pressure phase transitions of alpha-quartz under nonhydrostatic dynamic conditions: A reconnaissance study at PETRA III Meteorit Planet Sci, 2017: 1-10. : http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/maps.12840/epdf (in Druck)
  • Croell A., Tonn J., Post E., Böttner H., Danilewsky A. N.: Anisotropic and temperature-dependent thermal conductivity of PbI2 J Cryst Growth, 2017; 466 (1): 16-21. : http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.03.006
  • Derby J. J., Tao Y., Reimann C., Friedrich J., Sorgenfrei T., Jauss T., Cröll A.: A quantitative model with new scaling for silicon carbide particle engulfment during silicon crystal growth J Cryst Growth, 2017; 463: 100-109. : http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.02.012
  • Dubs C., Surzhenko O., Linke R., Danilewsky A., Brückner U., Dellith J.: Sub-micrometer yttrium iron garnet LPE flms with low ferromagnetic resonance losses J Phys D Appl Phys, 2017; 50: 204005-(7pp). : https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa6b1c
  • Friedrich, J., Reimann, C., Jauss, T., Cröll, A., Sorgenfrei, T., Tao, Y., Derby, J.J.: Engulfment and pushing of Si3N4 and SiC particles during directional solidification of silicon under microgravity conditions J Cryst Growth, 2017; 475: 33. : http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.05.036
  • Kundin J., Aufgebauer H., Reimann C., Seebeck J., Friedrich J., Jauß T., Sorgenfrei T, Cröll A.: Dynamic modeling of critical velocities for the pushing/engulfment transition in the Si-SiC system under gravity conditions Metall Mater Trans A, 2017; 48A: 342-353. : http://dx.doi.org/10.1007/s11661-016-3817-8
  • Rack A., Scheel M., Danilewsky A. N.: Real-time X-ray imaging of silicon wafer fracture ESRF Highlights 2016, 2017: 62-63.
  • Sorgenfrei T, Jauß T., Cröll A., Reimann C., Friedrich J., Volz M.: The critical growth rate for particle incorporation during the directional solidification of solar silicon under microgravity International Journal of Microgravity Science and Application, 2017; 34 (1): 340115. : http://dx.doi.org/10.15011//jasma.34.340115
  • Sorgenfrei T., Hess A., Zähringer J., Danilewsky A. N., Cröll A., Reimann C., Egorov A., Senchenkov A.: Growth of Ga-Doped Ge Crystals under µg and 1g to Investigate the Influence of Different Convection Types International Journal of Microgravity Science and Application, 2017; 34 (1): 340116-1- 340116-10. : http://dx.doi.org/10.15011//jasma.34.340116
  • Tanner B., Danilewsky A. N., Bose A., Vijayaraghavan R. K., Cowley A., McNally P. J.: Non-destructive X-ray diffraction measurement of warpage in silicon die embedded in integrated circuit packages J Appl Crystallogr, 2017; 50: 547-554. : https://doi.org/10.1107/S1600576717003132
  • Tao Y., Sorgenfrei T., Jauß T., Cröll A., Reimann C., Friedrich J., Derby J.: Particle engulfment dynamics under oscillating crystal growth conditions J Cryst Growth, 2017; 468: 24. : http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2016.10.049
Konferenzbeiträge:
  • Bernhardt J., Tscherter R., Winneberg T., Schäfer O., Carl E. - R., Fritsch, P., Danilewsky A. N.: Züchtung von Kupfer und Gold Kristallen aus Kiesel-Gel (Sonderpreis Jugenforscht Regionalwettbewerb Südbaden) Abstracts, 2017 (5th German-Swiss Conference on Crystal Growth, GSCCG-5/DKT, March 08 - 10, 2017, Freiburg, Germany).
  • Carl E. - R., Richter J., Danilewsky A. N., Vijayaraghavan R. K., Kelly S., McNally P., Konopkova, Z., Liermann, H. - P.: Phase transitions of silicon under dynamic and non-hydrostatic conditions Abstracts, 2017: 65 (5th German-Swiss Conference on Crystal Growth, GSCCG-5/DKT, March 08 - 10, 2017, Freiburg, Germany).
  • Croell A., Tonn J., Post E., Böttner H., Danilewsky A. N.: Anisotropic and temperature-dependent thermal conductivity of lead iodide Abstract, 2017 (21st American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-21), Santa Fe, NM, July 30 - August 4).
  • Danilewsky A. N.: The "Regio": Materials from the Stone Age until Today Abendvortrag, 2017 (5th German-Swiss Conference on Crystal Growth, GSCCG-5/DKT, March 08 - 10, 2017, Freiburg, Germany).
  • Danilewsky A. N., Rack A., Scheel M.: Dislocation and crack dynamics in silicon analyzed by X-ray diffraction imaging Abstracts, 2017 (TOPICAL DAY: Imaging and Image Analysis IX, Empa, Dübendorf, Schweiz).
  • Gimbel, K., Jauß T., Hess, A., Cröll A., Sorgenfrei T: Investigation of soluto-capillary convection in GexSi1-x melts Abstracts, 2017 (5th German-Swiss Conference on Crystal Growth, GSCCG-5/DKT, March 08 - 10, 2017, Freiburg, Germany).
  • Gorfman, S., Bokov A., Davtyan A., Ye Zuo-Guang, Zozulya A., Pietsch U., Sprung M., Gutt C.: Characterization of domain wall dynamics in lead zirconate titanate using X -ray photon correlation spectroscopy Z Krist-cryst Mater, 2017 Suppl. 37: 10 (25. Jahrestagung Deutsche Gesellschaft für Kristallographie 2017, Karlsruhe, 27. - 30. 2017).
  • Gorji N. E., Tanner B. K., Vijayaraghavan R. K., Danilewsky A. N., McNally P. J.: Nondestructive, in situ mapping of die surface displacements in encapsulated IC chip packages using x-ray diffraction imaging techniques 2017 (67th Electronic Components and Technology Conference, ECTC 67, Lake Buena Vista, Florid, USA, May 30 - June 2).
  • Hänschke D., Danilewsky A., Hamann E., Bode S., Helfen L., Baumbach T.: Correlated 3D Imaging of Dislocations: Insight into the Onset of Thermal Slip in Semiconductor Wafers Z Krist-cryst Mater, 2017 Suppl. 37: 10 (25. Jahrestagung Deutsche Gesellschaft für Kristallographie 2017, Karlsruhe, 27. - 30. 2017).
  • Jauß T., Zähringer T., Sorgenfrei T., Cröll A., Reimann C., Friedrich J.: Investigation of the incorporation behavior of Si3N4 particles under terrestrial and μg conditions Abstracts, 2017 (5th German-Swiss Conference on Crystal Growth, GSCCG-5/DKT, March 08 - 10, 2017, Freiburg, Germany).
  • Mazuruk K., Volz M. P., Croell A.: Growth angle – a microscopic view Abstract, 2017 (21st American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-21), Santa Fe, NM, July 30 - August 4).
  • Ostrogorsky A. G., Riabov V., Volz M. P., van den Berg L., Croell A.: Detached melt and vapor growth of InI in SUBSA furnace Abstract, 2017 (21st American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-21), Santa Fe, NM, July 30 - August 4).
  • Pfändler, N., Jauß T., Sorgenfrei T: In-situ observation of the interaction of foreign phase particles and the growth front in transparent melts Abstracts, 2017 (5th German-Swiss Conference on Crystal Growth, GSCCG-5/DKT, March 08 - 10, 2017, Freiburg, Germany).
  • Stanicki A., Wetzel L., Schäfer O., Carl E. - R., Fritsch, P., Danilewsky A. N.: Synthese von Silber-Nanokristallen (1. Preis Jugenforscht Regionalwettbewerb Südbaden) Abstracts, 2017 (5th German-Swiss Conference on Crystal Growth, GSCCG-5/DKT, March 08 - 10, 2017, Freiburg, Germany).
  • Tao Y., Peterson J., Reimann C., Friedrich J., Jauss T., Sorgenfrei T, Croell A., Derby J. J.: Analysis of silicon carbide and silicon nitride particle engulfment during multi-crystal silicon growth for photovoltaics Abstract, 2017 (21st American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-21), Santa Fe, NM, July 30 - August 4).
  • Volz M. P., Mazuruk K., Croell A., Sorgenfrei T: Influence of containment on the growth of germanium-silicon in microgravity Abstract, 2017 (21st American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-21), Santa Fe, NM, July 30 - August 4).

Besondere wissenschaftliche Aktivitäten

Preise / Ehrungen:
  • Boschert, Stefan, Dr.: FLUENT-Hochschulpreis, Dissertation: Numerische Simulation Zeitabhängiger Wachstumsprozesse bei der Kristallzüchtung aus metallischen Lösungen, 18.09.2000.
  • Cröll, Arne, Prof. Dr.: Prize Photo Contest: "Natural untouched photograph/micrograph": http://www.crystalgrowth.org/Croell_N3.jpg, 21st American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-21), Santa Fe, NM, July 30 - August 4,, 01.01.2017.
  • Danilewsky, A.N., Dr.: Goedecke Forschungspreis, Dissertation Wachstum v. Verbindungshalbleitern: Mechanismen u. Dotierstoffeinbau, 07.02.1991.
  • Dold, P., Dr.: Goedecke Forschungspreis, Dissertation Einflüsse statischer u. dyn. Magnetfelder bei d. Kristallzüchtung aus Metall- u. Halbleiterschmelzen, 10.11.1995.
  • Fauler, Alex, Dipl. Phys.: Bosch Forschungspreis 2001, Diplomarbeit CdTe Volumenkristalle für die Anwendung als Röntgendetektoren, 01.11.2001.
  • Jugend forscht:, Bernhart Johanna, Tscherter Ruth, Wineberger Till, Schäfer Otto, Georg Kerschensteinerschule, Müllheim, PD Dr. Andreas Danilewsky: Züchtung von Kupfer und Goldeinkrstallen im Kieselgel, Sonderpreis: Jugend Forscht, Reginalwettbewerb 2015, Südbaden, 03.02.2014.
  • Kaiser, Natalie, Dr.: Amelia Earhart Stipendium der Zonta International Foundation, Promotion im Rahmen des Projektes "Reduction of Defects in Ge - Si" am Marshall Space Flight Center, Houston, Alabama, USA und am Kristallographischen Institut, Universität Freiburg, 01.12.2001.
  • Kerat, Uwe Jörg, Dr.: Carl-Theodor-Kromer-Preis, Dissertation Einfluß von vibrationsinduzierter Konvektion auf die Kristallzüchtung aus der Schmelze, 15.10.2003.
  • Kirste, Lutz, Dr.: Carl-Theodor-Kromer-Preis, Dissertation Wachstum und Realstruktur von Epitaktischen (Al,Ga)N-Schichten, 15.10.2004.
  • Krauß, Günter, Dr.: Carl-Theodor-Kromer-Preis, Dissertation: Untersuchung an multinären Chalkogeniden mit Defektstrukturen Aluminiumhaltige Defektchalkopyrite; das System ZnIn2Se4 - CuInSe2 und Verbindungen des Typs AB4C5X12, 15.10.1997.
  • Kristallographisches Institut: Frauenförderpreis 2000, Frauenförderplan, Rektor, 27.11.2000.
  • Laasch, Matthias, Dr.: Goedecke Forschungspreis, Dissertation: Gasphasenzüchtung von CdTe Einkristallen im halboffenen System, Firma Goedeke, Freiburg, 11.11.1997.
  • Rattunde, Marcel, Dipl. Phys.: Robert-Bosch-Forschungspreis 1999, Diplomarbeit: Rastersondenmikroskopische Untersuchungen zum MBE-Wachstum der Gruppe-III-Nitride: Realstruktur und Morphologie in Abhängigkeit der Wachstumsparameter, 31.10.1999.
  • Sorgenfrei, Ralf, Dr.: Carl-Theodor-Kromer-Preis, für die Dissertation Wachstum polykristalliner CdTe Schichten auf dem Medipix2 Pixeldetektorchip, 26.10.2011.
  • Tegetmeier, Ansgar, Dr.: Carl-Theodor-Kromer-Preis, Dissertation: Oberflächenspannung und Wachstumswinkel: Zwei wichtige Parameter der Schmelzzonenzüchtung, 15.10.1996.
  • Tonn, Justus, Dr.: Carl-Theodor-Kromer-Preis, Dissertation: Growth and Characterisation of Lead Iodide Single Crystals , 24.10.2012.
Invited Speech:
  • PD Dr. Andreas Danilewsky: In-situ Characterization of Defect Dynamics in Semiconductors (invited speech), Empa - Materials Science and Technology, Dübendorf, Schweiz, 03.04.2017.
Veranstaltung:
  • Dr. Tina Sorgenfrei, Dr. S. Riepe, FhG-ISE: 5th German Swiss Conference on Crystal Growth GSCCG-5/DKT, 08.03.2017 bis 10.03.2017.
Verbände und Fachgesellschaften:
  • Dr. Tina Sorgenfrei: Deutsche Gesellschaft für Kristallwachstum und Kristallzüchtung e. V., DGKK, Mitglied des Vorstandes (1. Beisitzerin), seit 2013.
  • PD Dr. Andreas Danilewsky: Deutsche Gesellschaft für Kristallzüchtung und Kristallwachstum e. V., DGKK, Mitglied des Vorstandes (stellvertretender Vorsitzender), seit 2016.

Abschlussarbeiten

Promotionen
  • Carl, Eva - Regine: The behaviour of silicon and α-quartz under non-hydrostatic dynamic conditions (Betreuer/in PD Dr. Andreas Danilewsky, Erstgutachter/in Prof. Dr. T. Kenkmann, Zweitgutachter/in Prof. Dr. C. Röhr, Anorganische Chemie), 2017.
  • Debastiani, Rafaela: Study of fragments of mural paintings from the Roman province Germania Superior (Betreuer/in Prof. Dr. T. Baumbach, IPS/KIT, Erstgutachter/in Prof. Dr. M. Fiederle, Zweitgutachter/in PD Dr. Andreas Danilewsky), 2017.
  • Jauß, Thomas: Particle Incorporation in Crystalline Silicon (Betreuer/in Prof. Dr. Arne Cröll, Erstgutachter/in Prof. Dr. H. Hillebrecht, Zweitgutachter/in Prof. Dr. Arne Cröll), 2017.
Master
  • Gronskaya, N.: Infrared Microscopy of (Cd,Zn)Te crystals: Defect analysis and software development (Erstgutachter/in Prof. Dr. M. Fiederle, Zweitgutachter/in PD Dr. Andreas Danilewsky), 2017.
  • Ligl, Jana: Structural Analysis of Diamond Substrates and Homoepitaxial Diamond Layers (Betreuer/in Dr. L. Kirste - FhG - IAF, Erstgutachter/in PD Dr. Andreas Danilewsky, Zweitgutachter/in Prof. Dr. M. Fiederle), 2017.
  • Wöhrle, Philipp: The Influence of a Rotating Magnetic Field on Ge1-xSix - Crystals (Erstgutachter/in PD Dr. Andreas Danilewsky, Zweitgutachter/in Dr. Tina Sorgenfrei), 2017.