On the correlation between resistivity changes and formation of germanium nuclei in AlGe alloys

Abstract

The formation of germanium nuclei in a supersaturated AlGe alloy at temperatures below 140 °C has been observed by small angle X-ray scattering and resistivity changes. The latter have been analyzed quantitatively using the X-ray results. The resistivity decreases by (1) trapping of free, quenched-in vacancies by germanium atoms and by (2) reduction of the solute content and the vacancy concentration when nuclei form. Both solute atoms and vacancies are needed to form Ge nuclei since Ge has a larger atomic volume than the Al matrix. Simultaneously, the resistivity is increased proportional to the total interface area of these nuclei. This interpretation leads to reasonable parameters and confirms the internal consistency of the atomic model. Die Keimbildung von Germanium in übersättigten AlGe-Mischkristallen bei Temperaturen unterhalb 140 °C wurde mittels Röntgen-Kleinwinkelstreuung und Widerstandsmessungen untersucht. Die Änderung des Widerstandes wurde mit Hilfe der Ergebnisse aus den Röntgenuntersuchungen analysiert. Danach nimmt der Widerstand ab durch (1) Einfang von freien Leerstellen durch Germanium-Atome und (2) durch Abnahme der Konzentration von Germanium und Leerstellen in der Matrix bei der Keimbildung. Beide Defekttypen werden zur Keimbildung von Germanium benötigt, da das Atomvolumen der Ausscheidung wesentlich größer ist als das der Matrix. Gleichzeitig mit der Widerstandsabnahme (2) tritt eine Erhöhung derselben proportional zur gesamten Oberfläche der Keime auf. Diese Interpretation führt zu vernünftigen Parametern und bestätigt das angenommene Modell.