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Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung großer kristalliner Körper

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017535D
Original Publication Date: 2001-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23

Publishing Venue

Siemens

Related People

Authors:
Dr. Thomas Berthold [+details]

Abstract

Für die industrielle Fertigung von Komponenten aus Einkristallen sind in der Regel große Rohkristalle vorteilhaft, sei es, daß die Komponenten selbst verhältnismäßig groß sein müssen, oder daß die Weiterverarbeitung großer Kristalle wirtschaftlicher ist. Zur Herstellung großer Einkristalle wird beispielsweise die Czochralski-Technik angewandt. Dabei werden sehr große Kristallvolumina erzielt. Diese Methode benötigt jedoch aufwendige Zieh- und Kontrolleinrichtungen. Große Einkristalle werden auch mit Hilfe der Methode der gerichteten Erstarrung erzeugt. Diese Methode hat hingegen den Nachteil, daß Verunreinigungen leichter in den Kristall eingebaut werden und daß es durch den Kontakt zwischen Tiegel und gewachsenem Kristall zu Problemen wie Rissbildung kommen kann. In der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiges Verfahren zur Herstellung großer Kristalle vorgestellt. Die Apparatur ist einfach aufgebaut und kostengünstig. Einen Kontakt zwischen dem wachsenden Kristall und einem Schmelzbehälter oder Tiegel gibt es nicht, der Kristall liegt lediglich auf einer ebenen Platte auf. Am Ort der Kristallisation befindet sich nur ein geringes Schmelzvolumen, das laufend ergänzt wird. Dabei wird ein gewisser Überschuß an Schmelze eingesetzt, der abläuft. Verunreinigungen mit einer niedrigen Einbaurate fließen mit der überschüssigen Schmelze ab. Der ständige Austausch mit der Schmelze ermöglicht die Züchtung von Kristallen inkongruent schmelzender Stöchiometrie mit homogener Zusammensetzung über beliebig große Züchtungslängen. Durch getrennte Vorgabe von verschiedenen Schmelzkomponenten ist auch die Herstellung von Gradientenwerkstoffen und Kompositwerkstoffen in ein- oder vielkristalliner Form möglich. Dazu ist die Kristallisationsfront sehr leicht für Kontrollbeobachtungen zugänglich.