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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Kristallisation von Calciumsulfat-Dihydrat aus Calciumsulfat-Halbhydrat und Wasser. Auf die als Abbinden bezeichnete Kristallisationsreaktion kann durch Zusätze in entscheidender Weise Einfluss genommen werden. In Abhängigkeit des eingesetzten Additivs und dessen Konzentration ergeben sich unterschiedliche Morphologien für die gebildeten Dihydratkristalle. Diese kommen vor allem in Bezug auf die mechanischen Kennwerte der sich bildenden Kristallgefüge nach dem Abbinden und Trocknen zum Tragen. Für die Untersuchungen kamen zwei umfassend charakterisierte Halbhydrate zum Einsatz. Zur Veränderung der Mophologie wurde eine Vielzahl von Additiven überprüft und daraus sieben ausgewählt. Die Abbindeverläufe der einzelnen Proben wurden mit Hilfe verschiedener Methoden verfolgt. Der Fortschritt der Reaktion konnte über den Aufbau einer sich dreidimensional vernetzenden Struktur bzw. der sich ändernden rheologischen Eigenschaften verfolgt werden. Zudem kamen optische Methoden und die Bestimmung der einzelnen Phasen während des Abbindens zum Einsatz. Der Additivzusatz wirkte sich sowohl beschleunigend als auch verzögernd auf die Reaktion aus. Die Prüfung der mechanischen Kennwerte an erhärteten Probekörpern zeigte, dass sich eine Veränderung der Kristallmorphologie weg vom nadeligen Habitus der Nullprobe, hin zu kurzen, dicken Kristallen, nachteilig auswirkt. Das zeitabhängige Verhalten der erhärteten Gipsmatrix wurde anhand von rheologischen Frequenztests untersucht und eine Zunahme des viskosen Anteils des Deformationsverhaltens vom Kurzzeit- hin zum Langzeitverhalten festgestellt. Weiterhin wurde Dihydrat als Füllstoff in Kunststoffen eingesetzt. Es zeigte sich, dass längliche, plattige Kristalle gegenüber kleineren, sechseckigen Kristallen zu höheren mechanischen Werten des gefüllten Kunststoffs führen. Um den morphologischen Einfluss der Additive auf den Dihydrathabitus makroskopisch darstellen zu können, wurden mittels Gelkristallisation und Diffusionskristallisation Gipskristalle gezüchtet. Die erhaltenen Kristalle sind meist stark verwachsen, spiegeln aber tendenziell die Morphologien aus den Abbindereaktionen von Halbhydrat wieder. The present dissertation investigates the crystallization of calciumsulphate dihydrate from calciumsulphate hemihydrate and water. The crystallization reaction (called setting) can be influenced by additions in an important way. Depending on the used additive and its concentration, there are different morphologies for the increasing dihydrate crystals. These effects are mainly relevant in relation to the mechanical parameters of the developing crystal-microstructure after setting and drying. For the investigation, two complete characterized hemihydrates have been used. For the modification of the morphology, a variety of additives has been checked and seven of them have been chosen. The setting progresses of the single patterns have been investigated with the use of different methods. The progress of the reaction could have been followed by the construction of a three-dimensional networking structure respectively the changing rheological properties. Besides, optical methods and the determination of different phases have been used in setting. The additive supplementation had an accelerating and a retarding impact on the reaction. The examination of the mechanical values on substantiated samples showed that changes of the crystal morphology away from the acicular habit of the zero sample to short, heavy crystals has negative impacts. The time-dependent behaviour of the substantiated gypsum matrix has been investigated with rheological frequency tests and an increase of the viscous component of the deformation behaviour from short time behaviour to long time behaviour has been determined. Furthermore, dihydrate has been used as filler in plastics. It became clear that long, flattened crystals relate in higher mechanical values of the filled plastic in the opposite to smaller, hexagonal crystals. To be able to show the morphological influence of additives on the habit of the dihydrate macroscopically, gypsum crystals have been breeded by means of gel crystallization and diffusion crystallization. The occurred crystals are most strongly grown together, but show even the morphologies from the setting reactions of hemihydrates.

Der Einfluss verschiedener Fremdstoffe (Fe3+, Cr3+, Al3+, Zn2+, Fe2+, K+ und Na+) in Konzentrationen bis zu 1000 ppm auf die wichtigsten Kristallisationsparameter von Ammoniumsulfat werden basierend auf Theorien und Experimenten diskutiert. Diese Parameter sind die Breite des metastabilen Bereiches, die Kristallwachstums- und Auflösungsgeschwindigkeiten und die Kristallmorphologie und werden durch den Fremdstoffeinbau ergänzt. Des Weiteren werden die Effekte des pH Wertes der Lösung und der Gegenwart von Oxalsäure untersucht. Insbesondere die dreiwertigen Metallionen zeigten einen starken Einfluss auf die zuvor genannten Parameter, konnten aber durch eine Erhöhung des pH Wertes oder durch Zugabe geeigneter Oxalsäurekonzentrationen reduziert werden. Die experimentellen Ergebnisse werden im Hinblick auf einen industriellen Kristallisationsprozess von Ammoniumsulfat interpretiert und kritische Fremdstoffkonzentrationen definiert.

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Die Bindungsvalenz-Theorie ist eine unter Mineralogen bekannte Methodik, mittels derer es möglich ist, Kristallstrukturen auf ihre Vollständigkeit zu überprüfen. Durch die Arbeiten z.B. von BROWN (1981, 2002) wurde der Anwendungsbereich dieser Theorie erweitert. Neuere Ansätze (z.B. Schindler et al. 2004 a,b) ermöglichen es nun Strukturen und Eigenschaften von Mineraloberflächen unter Berücksichtigung der Bindungsvalenz-Theorie neu zu interpretieren. Während ältere Theorien zum Kristallwachstum in der Mehrzahl interne Faktoren berücksichtigen (Bravais, Donnay & Harker, Hartman & Perdok), hat sich in jüngerer Zeit das Gewicht der Interpretation von Kristallformen auf die Untersuchung des Einflusses von externen Faktoren verlagert. Die in dieser Arbeit vorgestellte Herangehensweise (Bindungsvalenz-Defizit Model), erlaubt es nun beide Sichtweisen zu vereinheitlichen, so dass sowohl interne als auch externe Einflüsse auf das Kristallwachstum gleichermaßen berücksichtigt werden können.

In situ and online Raman spectroscopy - also known as Raman monitoring - offers the excellent opportunity among other possibilities for the evaluation of Raman spectra to investigate semiconductor layers during their growth without any interruption. Not only the surface properties of such layers can be studied, also simultaneously the substrate and the interface layer/substrate can be analysed. This study presents the analysis of growth processes of ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ and GaN layers as well the investigation of nitrogen doped ZnSe:N. Molecular beam epitaxy (MBE) was used for the fabrication of these layers. The analysis of the Raman spectra was focused on the chemical composition of the semiconductor material, the stress in layer and substrate, the incorporation of extraneous atoms like nitrogen radicals into a crystal, the doping and structural order of the semiconductor and as well on the crystalline and amorphous phase of the material. Additionally to the MBE growth processes, the temperature induced resonant Raman scattering of ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ and ZnSe:N and also the desorption, adsorption and phase transition of a-As, a-Se and Sb were studied. Further investigations were undertaken on the nitridation of GaAs(100) by means of a nitrogen plasma generated in an rf-plasma source. The properties and changes of the semiconductor layers and the substrate depending on the layer thickness during growth are evaluated. The results are compared with theoretical models (e.g. spatial correlation model and modified random-element-isodisplacement (MREI) model). In situ- und online-Raman-Spektroskopie – oder auch Raman-Monitoring genannt – bietet unter anderem die ausgezeichnete Möglichkeit, das Wachstum von Halbleiterschichten ohne Unterbrechung zu verfolgen. Dabei können nicht nur die Oberflächeneigenschaften untersucht werden, sondern es können gleichzeitig auch Informationen über das Substrat und über die Grenzfläche Schicht/Substrat gemacht werden. In der vorliegenden Arbeit wurden die Wachstumsprozesse von ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/- und GaN-Schichten sowie des stickstoffdotierten ZnSe:N untersucht. Zur Schichtherstellung wurde die Molekularstrahlepitaxie (MBE) verwendet. Das Hauptaugenmerk wurde dabei auf die chemische Zusammensetzung der Halbleitermaterialien, Verspannungen von Schicht und Substrat, auf den Einbau von Fremdatomen wie Stickstoffradikale in ein Kristall, die Dotierung und die strukturelle Ordnung der Halbleiter sowie deren kristalline und amorphe Phase gerichtet. Neben den MBE-Wachstumsprozessen wurden temperaturinduzierte resonante Raman-Streuung an ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ und ZnSe:N sowie Desorptions-, Adsorptions- und Phasenübergänge von a-As, a-Se und Sb studiert. Die Nitridierung von GaAs(100) mittels eines Stickstoffplasmas aus einer rf-Quelle wurde ebenso untersucht. Die Eigenschaften und Veränderungen der Halbleiterschichten und der Substrate während des Wachstums werden in Abhängigkeit von der Schichtdicke dargelegt. Die Ergebnisse werden mit entsprechenden theoretischen Modellen (z.B. Spatial-Correlation-Modell und Modified Random-Element-Isodisplacement (MREI)-Modell) verglichen.