DD288845A5 - METHOD FOR PRODUCING DEFINED CONTINUOUS METAL STEAM STREAMS - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING DEFINED CONTINUOUS METAL STEAM STREAMS Download PDF

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DD288845A5
DD288845A5 DD30785587A DD30785587A DD288845A5 DD 288845 A5 DD288845 A5 DD 288845A5 DD 30785587 A DD30785587 A DD 30785587A DD 30785587 A DD30785587 A DD 30785587A DD 288845 A5 DD288845 A5 DD 288845A5
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Bernd Voigt
Barbara Fiala
Bernhard Schwarze
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Veb Jenaer Glaswerk,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von definierten, kontinuierlichen Metalldampfstroemen fuer die Herstellung von polykristallinen Metallchalkogeniden, die als IR-optische Medien unter anderem zur Herstellung von Optiken fuer Hochleistungslaser, Infrarot- und Multispektralkameras oder Nachtsichtgeraete, sowie als Fenstermaterial fuer Kuevetten und Detektoren Anwendung finden. Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von definierten, kontinuierlichen Metalldampfstroemen zur qualitaetsgerechten Synthese von polykristallinen Metallchalkogeniden durch chemische Dampfablagerung im groszen Maszstab. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dasz das zu verdampfende Metall waehrend des Prozesses kontinuierlich einem Verdampfer zugefuehrt wird, wobei die in der Zeiteinheit zugefuehrte Metallmasse mesz- und regelbar ist und dasz das zugefuehrte Metall kontinuierlich vollstaendig verdampft wird, so dasz die erzeugte Masse Metalldampf stets gleich der zugefuehrten Metallmasse ist und sich nur ein unwesentliches staendiges Volumen fluessigen Metalls im Verdampfer befindet.{Chalkogenide, chemische Dampfablagerung; Dosiervorrichtung; IR-optische Medien; Metalldampfstrom; Metallverdampfung; Regelung}The invention relates to a process for the production of defined, continuous Metalldampfstroemen for the production of polycrystalline metal chalcogenides, which are used as IR optical media, inter alia, for the production of optics for high power laser, infrared and multispectral cameras or night vision devices, as well as window material for Kuevetten and detectors application , The aim of the invention is the generation of defined, continuous Metalldampfstroemen for quality synthesis of polycrystalline metal chalcogenides by chemical vapor deposition in large Maszstab. The method is characterized in that the metal to be vaporized is fed continuously to an evaporator during the process, whereby the metal mass supplied in the unit time can be controlled and controlled and the supplied metal is continuously completely evaporated, so that the mass produced always equals metal vapor the metal mass supplied is and there is only an insubstantial volume of liquid metal in the evaporator. {chalcogenides, chemical vapor deposition; metering; IR optical media; Metal vapor stream; Metal evaporation; Regulation}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von definierton, kontinuierlichen Metalldampfströmon im Unterdruckbetrieb in einem inerten Trägergas.The invention relates to a process for producing definedon continuous metal vapor stream in vacuum operation in an inert carrier gas.

Die Aufrechterhaltung eines konstanten Metalldampfstromes über einen Zeitraum von einigen hundert Stunden in eine Reaktionskammer hinein ist z. B. eine unverzichtoare Voraussetzung für die Herstellung von polykristallinen Metallchalkogeniden über den Prozeß der chemischen Dampfablagerung entsprechend der GleichungThe maintenance of a constant metal vapor stream over a period of a few hundred hours in a reaction chamber is z. As an indispensable prerequisite for the production of polycrystalline metal chalcogenides on the process of chemical vapor deposition according to the equation

Me10) + H2X(O) -> MeX + H2|g) (Me = Zn, Cd)Me 10 ) + H 2 X (O) -> MeX + H 2 | g) (Me = Zn, Cd)

(X =S,Se)(X = S, Se)

im technischen Maßstab.on an industrial scale.

So hergestelltes, polykristallines ZnS und ZnSe sind IR-optische Medien, die u. a. zur Herstellung von Optikern für Hochleistungslaser, Infrarot· und Multispektralkameras oder Nachtschichtgeräte sowie als Fenstermaterial für IR-Küvetten und Detektoren verwendet werden.Polycrystalline ZnS and ZnSe produced in this way are IR-optical media which, among others, a. for the production of optics for high-power lasers, infrared and multispectral cameras or night-shift devices as well as window material for IR cuvettes and detectors.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Aus der Fachliteratur ist bekannt, daß zur Herstellung von ZnS und ZnSe über den Prozeß der Chornischen Dampfablagerung die Bereitstellung des Zinkdampfes durch thermische Verdampfung .'on flüssigem Zink bei Temperaturen um 6000C und Transport des dampfförmigen Zinkes mit einem Strom eines inerten Trägergases, vorzugsweise Argon, in die Reaktionskammer hinein erfolgt. Alle Prozesse, einschließlich der Ablagerung der Zinkchalkogenide in der Reaktionskammer, verlaufen im Unterdruckbereich (2 bis 1OkPa).From the literature it is known that for the production of ZnS and ZnSe via the process of Chornish vapor deposition, the provision of zinc vapor by thermal evaporation .'on liquid zinc at temperatures around 600 0 C and transport of the vaporous zinc with a stream of an inert carrier gas, preferably Argon, into the reaction chamber into it. All processes, including the deposition of zinc chalcogenides in the reaction chamber, are in the low pressure range (2 to 1OkPa).

Die Ablagerung wird vorzugsweise bei Temperaturen um 6000C durchgeführt.The deposition is preferably carried out at temperatures around 600 0 C.

(P. MILES: Proc. Symp. Mater. Sei. Aspects Thin Film Syst. Sol. Energy Convers. 1974,402-418; R.L.TAYLOR, J. F. CONOLLY, R.F. DONADIO, R. N. DONADIO: Photonics Spectra 1982,61-62; R.L.TAYLOR, R.N.DONADIO: Laser Focus 17 [1981), 41-43).(P.MILES: Proc. Symp. Mater., S. Aspects Thin Film Syst., Sol., Energy Convers., 1974, 402-418; RLTAYLOR, JF CONOLLY, RF DONADIO, RN DONADIO: Photonics Spectra 1982, 61-62; RL TAYLOR, RNDONADIO: Laser Focus 17 [1981], 41-43).

Von besonderer Bedeutung für die Fertigung qualitätsgerechter Halbzeuge aus ZnS bzw. ZnSe ist die Einspeisung der dampf- bzw. gasförmigen Ausgangsstoffe Zink und Schwefel- bzw. Selenwasserstoff in bezug eines bestimmten molaren VerhältnisesOf particular importance for the production of quality semi-finished products from ZnS or ZnSe is the feeding of the vapor or gaseous starting materials zinc and sulfur or hydrogen selenide with respect to a certain molar ratio

Während die definierte Einspeisung der unter Normalbedingungen gasförmigen Komponenten mittels der in der Halbleitertechnologie bewährten Gasdosiersysteme mit Massendurchflußreglern als zentraler Einheit unproblematisch ist, sind die bisher bekannten Lösungen zur technischen Realisierung einer definierten Zinkdampfzufuhr noch mit Mängeln behaftet.While the defined feed of the gaseous components under normal conditions by means of proven in semiconductor gas metering systems with mass flow controllers as a central unit is unproblematic, the previously known solutions for the technical realization of a defined zinc vapor supply still have deficiencies.

In den bekannten Lösungon für Laboranlagen befindet sich die Zinkdampfquelle - ein heizbarer Tiegel mit der für den Prozeß benötigten Menge Zinkes- und die Reaktionskammer in einer qemeinsamen Reaktorhülle.In the known solution for laboratory equipment is the zinc vapor source - a heatable crucible with the required amount for the process Zinkes- and the reaction chamber in a qemeinsamen reactor shell.

Die Ermittluing der mit dem Trägergasstrom pro Zeiteinheit in die Re aktionskammer eingebrachten Zinkdampf menge ist wegen der hochkorrosiven Gasatmosphäre im Reaktorinr.enraum und der hohen Temperaturen problematisch.The Ermittluing introduced with the carrier gas flow per unit time in the Re action chamber amount of zinc vapor is problematic because of the highly corrosive gas atmosphere in Reaktorinr.enraum and the high temperatures.

Optische Fenster in der Reaktorhülle zur Bestimmung der Zinkdampfkonzentration mit spektroskopischon Methoden von außen sind in kurzer Zeit von einer Produktschicht entsprechend der oben angeführten Gleichung bede< kt.Optical windows in the reactor envelope for the determination of the zinc vapor concentration with spectroscopic external methods are in a short time covered by a product layer according to the equation given above.

In einigen Fällen wird die Verdampfungsrate des Zinks über die kontinuierliche Bestimmung des Nnassenverlustes des Zinktiegels ermittelt (P.BRAUDEAU, G.KELLER, J.P.TORRE: Journal de Physique 47 [1986], C1 -193-6; I.A.SAVAGE, K.L. LEWIS, A.M.PITT, R.H.L.WHITEHOUSE: SPIE, 505, Advances in Optical Materials (1984] 47-50).In some cases, the rate of evaporation of zinc is determined by the continuous determination of the wet weight loss of the zinc seal (P.BRAUDEAU, G. KELLER, JPTORRE: Journal de Physique 47 [1986], C1 -193-6; IASAVAGE, KL LEWIS, AM PITT, RHLWHITEHOUSE: SPIE, 505, Advances in Optical Materials (1984) 47-50).

Eine Regelung des Zinkdampfstromes bei diesen technischen Lösungen ist nicht vorgesehen.A regulation of the zinc vapor stream in these technical solutions is not provided.

Es ist bisher nur eine technische Lösung für die Herstellung vor, Metallchalkogeniden nach dem Verfahren der chemischen Dampfablagerung im großen Maßstab bekannt (GB 2173512Λ).There is hitherto only a technical solution for the preparation before, metal chalcogenides by the process of chemical vapor deposition on a large scale known (GB 2173512Λ).

Auch hier befindet sich die gesamte für den Prozeß benötigte Metallmenge in einem Verdampfertiegel, der seitlich beheizt wird.Again, the entire amount of metal needed for the process is in an evaporator crucible, which is laterally heated.

Die Grobeinsteilung des Metalldampfstromes soll durch Einstellen des Dampfdruckes des flüssigen Metalles über die Temperatur erfolgen.The coarse division of the metal vapor stream should be done by adjusting the vapor pressure of the liquid metal over the temperature.

Dor Metalldampf wird mit oinom Inorton Trägorgas, dessen Massonstrom regelbar ist, aus dom Dampfstrom über dor Oberfläche der Schmelze in die Roaktlonskammer gotragon. Dor in die Rooktionskommor flioßendo Massonstrom dos Metalldampfos ist identisch mit der Metallverdampfungsrato bzw. mit Veränderung der Tlogolmosso mit der Zoit.Dor Metalldampf becomes with oinom Inorton inert gas, whose Massonstrom is controllable, from Dom steam flow over the surface of the melt into the Roktlonskammer gotragon. Dor in the Rooktionskommor flioßendo Massonstrom dos Metalldampfos is identical to the Metallverdampfungsrato or with change of Tlogolmosso with the Zoit.

Zu deren Messung ist dor Tiegel auf Druckmeßdosen gelagert. Der ormittelte Meßwert wird in oinom Meßwertverarboitungssystom mit dem jeweiligen Soll-Wert vorglichen. Bei Abweichungen erfolgen eino Regulierung dos Metalldampfstromes durch oine entsprochende Änderung des Massonstromos dos Trägergases, Ein wesentlicher Nachteil dieser technischen Lösungen besteht darin, daß zur Grobeinstellung des Motalldampfstromos die gesamte Metallmonge, bei großen Anlagen sind das bei Prozoßboginn bis zu mehroren Kilogramm, übor die gesamte Prozdßdauer auf einer konstanten, in Abhängigkeit vom gewünschten Dampfdruck fest eingestellten Tomporatur gehalten wordon muß.For the measurement of the crucible is stored on pressure measuring. The average measured value is compared in oinom Meßwertverarboitungssystom with the respective target value. A major disadvantage of these technical solutions is that for coarse adjustment of the Motalldampfstromos the entire Metallmonge, large plants are at Prozoßboginn up to Mehroren kilogram, over the entire Prozdßdauer muston on a constant, depending on the desired vapor pressure Tomporatur firmly held.

Wegendes großen Schmelzvolumens, inr besondore zu Beginn dos Prozesses, werden hoho Anforderungen an die Auslegung dos Tomperaturfeldos der Hoizung des V jrdampfortiogols gestellt.Due to the large volume of the melt, especially at the beginning of the process, the requirements for the design of the tombstone field of the V jrdampfortiogol are raised.

Die für don Vordampfungsprozeß erforderliche Verdampfungswärme wird der Schmelze jedoch primär an der Oberfläche entzogen, entsprechend GB 2173512 Adern Tiegel jedoch seitlich zugeführt, Das führt zu Tomperaturgradienten in der Schmelze, die bis zu mehreren zehn Kelvin betragen können und naturgemäß bei großen Schmelzvolumina besonders groß sind. (H.-However, the evaporation heat required for the pre-evaporation process is removed from the melt primarily at the surface, however, according to GB 2173512 veins crucible fed laterally, which leads to Tomperaturgradienten in the melt, which can be up to several tens of Kelvin and are naturally very large at high melt volumes. (H.-

A. FRIEDRICHS, O. KNACKE: Z. Motallkde. 60 (1969] 635-637).A. FRIEDRICHS, O. KNACKE: Z. Motallkde. 60 (1969) 635-637).

Dioso Temperaturgradienten verursachen thermische Konvektionen in dor Schmelze, so daß die für eine stabile Einstellung des Dampfdruckes erforderlichen konstanten Temperaturverhältnisse an der Schmelzoberflächo nicht gewährleistet sind, Insbesondere auch deshalb nicht, weil selbst die Konvektionsverhältnisso In der Schmelze wegen der ständigon Verringerung des Schmolzvolumons während des Prozessos nicht stationär sind.Dioso temperature gradients cause thermal convection in the melt, so that the constant temperature conditions on the Schmelzoberflächo required for a stable adjustment of the vapor pressure are not guaranteed, especially not because even the Konvektionsverhältnisso in the melt because of the constant reduction of Schmolzvolumons not during the process are stationary.

Durch das Absinken der Schmelzoberfläche während dos Verdampfungsprozoscos verändern sich weiterhin die Strömungsverhältnisse im Gasraum über der Schmelze, so daß nicht davon ausgegangen wordon kann, daß bei sonst gleichen Bedingungen mit der gleichen Menge Trägergas zu Beginn und zu Ende dos Prozessos auch die gleicho Menge Metalldampf in die Reaktionskammer getragen wird.By lowering the melt surface during dos evaporation Prozoscos continue to change the flow conditions in the gas space above the melt, so that wordon can not assume that under otherwise identical conditions with the same amount of carrier gas at the beginning and end dos Prozessos also the same amount of metal vapor in the reaction chamber is carried.

Die Verdampfungsbodingungen ändern sich während der Dauer des Prozesses weiterhin auch dadurch, daß mit dem inerten Trägergas ständig Spurenverunroinigungen, z.B. Sauerstoff, an die Oberfläche der Schmelze herangetragen werden odor daß durch Rückdiffusion Spuren der gasförmigen Komponente H2X bis in den Dampfraum dos Verdampfers gelangen.The Verdampfungsbodingungen continue to change during the duration of the process also characterized in that the inert carrier gas constantly Spurenverunroinigungen, eg oxygen, are brought to the surface of the melt odor that by back diffusion traces of the gaseous component H 2 X get into the vapor space dos evaporator.

Diese Stoffe reagieren mit der Oberfläche des flüssigen Metalls und verändern dadurch deren Eigenschaften so, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit empfindlich beeinflußt wird. Um die oben genannton Instabilitäten der Verdampfungsbedingungen auszugleichen, ist zur Aufrechtorhaltung eines konstanten Metalldampfstromes in die Reaktionskammer hinein eine kontinuierliche Messung und Regelung dieses Stromos während der gesamten Prozeßdauer von bis zu mehreren hundert Stunden erforderlich.These substances react with the surface of the liquid metal and thereby change their properties so that the evaporation rate is sensitive affected. To compensate for the above-mentioned instabilities of the evaporation conditions, to maintain a constant flow of metal vapor into the reaction chamber, continuous measurement and control of that current during the entire process time of up to several hundred hours is required.

Die Nachteile dor Messung des Metalldampfstromes über die kontinuierliche Ermittlung der Masseänderung des Verdampfers entsprechend GB 2173512A bestehen in folgenden Punkten:The disadvantages of measuring the metal vapor flow through the continuous determination of the mass change of the evaporator according to GB 2173512A consist in the following points:

Zum Zwecke einer ungehinderten Kraftübertragung zur exakten Massebestimmung muß zwischen dem Verdampfer und dem Gasverteilungssystem zur Einleitung des inerten Trägergases und zur Einbringung des mit Metalldampf beladenen Trägergases in die Reaktionskammer ein lichter Abstand eingehalten werden.For the purpose of unimpeded power transmission for accurate mass determination must be maintained between the evaporator and the gas distribution system for introducing the inert carrier gas and for introducing the metal vapor-laden carrier gas into the reaction chamber, a clear distance.

Trotz Minimierung des Abstandes und Bespülung dieses Ringspaltes mit einem zusätzlichen Inertgasstrom kann ein Undefiniertes Entweichen von Metalldampf aus diesem Spalt nicht ausgeschlossen werden.Despite minimizing the distance and purging this annular gap with an additional inert gas, an undefined leakage of metal vapor from this gap can not be excluded.

Das führt mindestens zu einer Verfälschung das Ist-Wertes für den Metalldampfstrom in die Reaktionskammer hinein und im ungünstigsten Falle zu einem Zuwachsen des Spaltes mit MeX wegen der Reaktion des Metalldampfes mit H2X aus der umgebenden Atmosphäre. In diesem Falle ist eine einigermaßen genaue Bestimmung der Masse nicht mehr möglich.This leads at least to a falsification of the actual value for the metal vapor stream into the reaction chamber and, in the worst case, to an increase in the gap with MeX due to the reaction of the metal vapor with H 2 X from the surrounding atmosphere. In this case, a reasonably accurate determination of the mass is no longer possible.

Es ist zu erwarten, daß die Messung der im Vergleich zur Absolutmasse (500 kg) relativ kleine Masseänderung (0,5 bis 2 kg/h) bei relativ kleinen Tastzeiten (1 bis 10min) bei dem vorgesehenen Meßprinzip mittels Druckmeßdosen durch innere und äußere Schwingungen und Erschütterungen überlagert wird und damit falsche Befehle an die Stellorgane zur Regelung ausgelöst werden können.It can be expected that the measurement of relative to the absolute mass (500 kg) relatively small mass change (0.5 to 2 kg / h) at relatively small probing times (1 to 10min) in the proposed measurement principle by means of pressure doses by internal and external vibrations and shocks is superimposed and thus incorrect commands to the actuators can be triggered for control.

Wegen der großen Metallmasse im Verdampfer ist eine schnell ansprechende Regelung des Metalldampfstromes durch Temperaturänderung der Schmelze und damit des Dampfdruckes nicht realisierbar und in GB 2173512A auch nur in zweiter Linie vorgesehen.Because of the large mass of metal in the evaporator a fast response control of the metal vapor stream by temperature change of the melt and thus the vapor pressure is not feasible and provided in GB 2173512A only in the second place.

Die Regelung erfolgt vorrangig übor die Veränderung des Massenstromes des Trägergases. Der Nachteil dieses Lösungsweges besteht darin, daß sich im Verlaufe eines Ablagerungszyklus die Trägergasdurchsätze wegen der Veränderungen der Verdampfungsbedingungen wesentlich verändern können, wodurch dio Strömungsvorhältnisse in der Reaktionskammer beträchtlich beeinflußt werden.The regulation takes place primarily via the change in the mass flow of the carrier gas. The disadvantage of this approach is that in the course of a deposition cycle, the carrier gas flow rates may change significantly due to changes in evaporation conditions, thereby significantly affecting the flow conditions in the reaction chamber.

Da das Strömungsbild der Gase einen wesentlichen Einfluß auf Qualität und Ausbeute des abgelagerten Materials hat (z.B.Since the flow pattern of the gases has a significant influence on the quality and yield of the deposited material (e.g.

G.WAHL: Thin Solid Films, 40 [1977) 13-26), können aus dom Prinzip der Regelung des Metalldampfstromes ausschließlichG.WAHL: Thin Solid Films, 40 (1977) 13-26), can from dom principle of the regulation of the metal vapor flow exclusively

durch die Änderung des Massenstromes des Trägergases erhebliche Abweichungen von den optimalen Ablagerungsbedingungen resultieren.By changing the mass flow of the carrier gas, significant deviations from the optimal deposition conditions result.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von definierten, kontinuierlichen Metallströmen zur qualitätsgerechten Synthese von polykristallinen Metallchalkogniden durch chemische Dampfablagerung im großen Maßstab.The aim of the invention is the generation of defined, continuous metal streams for the high-quality synthesis of polycrystalline Metallchalkogniden by chemical vapor deposition on a large scale.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Erzeugung von definierten, kontinuierlichen Metalldampfströmen für die Herstellung von polykristallinen Metallchalkogeniden durch chemische Dampfablagerung nach einem Verfahren, mit dem eine zuverlässige Regulierung der in die Reaktionskammer eingeführten Metalldampfströme möglich ist.The object of the invention is the generation of defined, continuous metal vapor streams for the production of polycrystalline metal chalcogenides by chemical vapor deposition by a method by which a reliable regulation of the introduced into the reaction chamber metal vapor streams is possible.

Erfindiingsgomäß wird dio Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu verdampfende Metall während dos Prozossos kontinuierlichErfindiingsgomäß the object is achieved in that the metal to be evaporated during dos Prozossos continuously

einem Verdampfer zugeführt wird, wobei die In der Zeiteinheit zugeführte Motallmasso meß- und regelbar ist und daß daszugeführte Metall im Verdampfer kontinuierlich vollständig verdampft wird, so daß die erzeugte Masse Metalldampf stets glolchder zugeführten Metallmasse ist und sich nur ein unwesentliches ständiges Volumon dos Metalles im Verdampfer bofindot.an evaporator is supplied, wherein in the unit time supplied Motallmasso is measured and regulated and that the supplied metal in the evaporator is continuously completely evaporated, so that the mass produced metal vapor is always glolchder supplied metal mass and only an insignificant continuous Volumon dos metal in the evaporator bofindot.

Der Motallvorrat und dio Einrichtung zum Dosieren der in den Vordampfer einzubringenden Metallmonge befinden sichThe Motallvorrat and the device for dosing to be introduced into the Vordampfer Metallmonge are

außerhalb des Rezipienten, dor don Vordampfor und die Reaktionskammor zur Ablagerung der polykristallinenoutside the recipient, dor don Vordampfor and the reaction chamber for deposition of polycrystalline

Metallhalogenide einhüllt.Wrapped in metal halides. Auf diese Weise kann die in der Zeiteinheit erforderliche Motallmenge unter solchen Bedingungen abgemessen vvordon, dio denIn this way, the amount of engine required in the time unit can be measured under such conditions vvordon, the dio Einsatz von Dosiorvorrichtungon, vorzugsweise Difforontialdoslerwaagen orlaubt.Use of Dosiorvorrichtungon, preferably difforontialdoslerwaagen orlaubt. Das Einbringen der vorgegebenen und abgemessenen Motallmengo in clon Verdampfer von außen durch dio Wand dosThe introduction of the predetermined and measured Motallmengo in clon evaporator from the outside through dio wall dos Rezipienton geschioht boi Aufrechterhaltung der Betriebsbedingungen im Rezipienten, die durch hoho Temperatur, niedrigenRecipient sound boi maintain the operating conditions in the recipient, caused by hoho temperature, low Druck und Arbeiten unter Schutzgas, vorzugsweise Argon, gekennzeichnet sind.Pressure and working under inert gas, preferably argon, are marked. Der Verdampfer wird auf eino so hoho Temperatur aufgeheizt, daß das in ihn eingebrachte Metall praktisch sofort vollständigThe evaporator is heated to a temperature so high that the metal introduced into it is almost complete

verdampft. Der Metalldampf wird dann mit Hilfe eines definierten Trägergasstromos in die Reaktionskammor getragen, wo ermit den Chalkogenwasserstoffen unter Bildung der polykristallinen Metallhalogenide reagiert.evaporated. The metal vapor is then carried into the reaction chamber by means of a defined stream of carrier gas, where it reacts with the chalcogen hydrogens to form the polycrystalline metal halides.

Die definierte Dosierung des Metalldampfes erfolgt dabei mit der Dosiervorrichtung außerhalb des Rezipienten. An dioThe defined dosage of the metal vapor takes place with the metering device outside the recipient. To dio Temperaturhomogenität undTemporaturgenauigkoit des Verdampfers werden wesentlich goringere Anforderungen gestollt alsTemperature homogeneity and tempature accuracy of the evaporator are much more stringent than planned

bei einer Dosierung des Metalldampfes über die Verdampfungsgeschwindigkeit einor Schmelze.at a dosage of the metal vapor on the evaporation rate einor melt.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel Dio Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert worden:Dio invention is to be explained on an embodiment:

Zur Herstellung von polykristallinem Zinkselenid über den Prozeß der chemischen Dampfablagerung bei einer Temperatur von 750-8500C und einem Druck von 1 bis 4kPa ist in die Reaktionskammer ein konstanter Zinkdampfstrom von 1 bis 2kg Zink pro Stunde mittels eines inerten Trägergases über einen Zeitraum bis zu einigen hundert Stunden einzubringen.For the production of polycrystalline zinc selenide via the process of chemical vapor deposition at a temperature of 750-850 0 C and a pressure of 1 to 4kPa in the reaction chamber is a constant zinc vapor flow of 1 to 2kg zinc per hour by means of an inert carrier gas over a period up to to bring in a few hundred hours.

Fig. 1: zeigt das Verdampfungsschema und Fig. 2: eino Prinzipskizze des Verdampfers.Fig. 1: shows the evaporation scheme and Fig. 2: eino schematic diagram of the evaporator.

Als Ausgangsmaterial dient Zink in granulierter Form. Es befindet sich in einem Vorratsbunker (1). Die Zinkgranalien werdenThe starting material is zinc in granulated form. It is located in a storage bunker (1). The zinc granules will be

kontinuierlich über eino Differentialdoslerwaage (2) in ein Schmelzgefäß (3) gebracht, wo sio bei 45O0C aufgeschmolzen werden.continuously via a differential loader scale (2) into a melting vessel (3), where sio are melted at 45O 0 C.

Vorratsbunker (1), Differentialdosierwaage (2) und Schmelzgofäß (3) befinden sich in einer Inertgasbox (4) untor einemStorage bunker (1), differential dosing scale (2) and melting vessel (3) are located in an inert gas box (4) underneath one

konstanten Argondruck von 0,1 MPa.constant argon pressure of 0.1 MPa.

Die Vorbindung zwischen dom Schmelzgefäß (3) und dom Verdampfer (5), der sich im gleichen Rezipienten (6) wie dieThe Vorbindung between dom crucible (3) and Dom evaporator (5), which in the same recipient (6) as the Reaktionskammer (7) befindet, bildet eino beheizte Leitung (8) über die die Beschickung dos Verdampfers (5) über einenReaction chamber (7) is formed eino heated line (8) via which the feed dos evaporator (5) via a Überlauf (9) erfolgt. Die Temperatur der gesamten Leitung (8) muß so gewählt werden, daß das Zink nur im flüssigen ZustandOverflow (9) takes place. The temperature of the entire line (8) must be chosen so that the zinc only in the liquid state

vorliegt (450 bis 5000C). Das flüssige Zink in der Leitung (8) trennt hermetisch die Gasräume in der Inertgasbox (4) und demis present (450 to 500 0 C). The liquid zinc in the line (8) hermetically separates the gas spaces in the inert gas box (4) and the

Rezipienten (6) in dom ein Druck von nur 3kPa herrscht.Recipient (6) in dom a pressure of only 3kPa prevails. Dio Druckdifferenz zwischen Inertgasbox (4) und Austrittsstelle der Leitung (8) irr. Vordampfer (5) bestimmt die erforderlicheDio pressure difference between Inertgasbox (4) and exit point of the line (8) irr. Predator (5) determines the required Höhendifferenz zwischen dor Oberfläche der Schmelze im Schmclzgefäß (3) und dem Überlauf (9).Height difference between the surface of the melt in the melting vessel (3) and the overflow (9). Das den Überlauf (9) passierende flüssige Zink fließt im Verdampfer (5) auf eino auf 65O0C aufgeheizte Platte (10), die soThe overflow (9) passing liquid zinc flows in the evaporator (5) aufo on 65O 0 C heated plate (10), the so

bemessen ist, daß sich ein Flüssigkeitsfilm mit großer Oberfläche ausbilden kann. Das wird durch eine spaltförmige Öffnung deris dimensioned that a liquid film can form with a large surface area. This is due to a gap-shaped opening of the

Leitung (8) mit einer Querschnittsfläche, die der Fläche der ansonsten kreisförmigen Quorschnittsfläche der Leitung (8)Conduit (8) having a cross-sectional area corresponding to the area of the otherwise circular quorric surface of the conduit (8)

entspricht, unterstützt.corresponds, supports.

Von der beheizten Fläche (10) dampft jeweils soviel Zink ab, wie gerade aus der Leitung (8) austritt bzw. mittelsFrom the heated surface (10) each evaporates as much zinc, as just emerges from the line (8) or by means Differentialdosierwaage (2) in das Schmelzgefäß (3) gefördert wurde.Differential dosing scale (2) was conveyed into the melting vessel (3). Über die Platte (10) befindet sich eine auf ca. 6500C beheizte Haube (11) mit zwei Öffnungen. Durch die Öffnung (12) wird ArgonAbout the plate (10) is a heated to about 650 0 C hood (11) with two openings. Through the opening (12) is argon

als Trägergas für den Zinkdampf eingebracht. Das gasförmige Argon-/Zink-Gemisch wird durch die Öffnung (13) in dieintroduced as a carrier gas for the zinc vapor. The gaseous argon / zinc mixture is through the opening (13) in the

Reaktionskammer (7) gebracht.Reaction chamber (7) brought. Zur Abtrennung von Zinktröpfchon und Zinkoxidpartikeln ist diese Öffnung mit einem Filter versehen.For the separation of zinc droplet and zinc oxide particles, this opening is provided with a filter. Mit diesem Verfahren kann ein definierter, kontinuierlicher Zinkdampfstrom erzeugt werden, der die Voraussetzung für dieWith this method, a defined, continuous stream of zinc vapor can be generated, which is the prerequisite for the

qualitätsgerechte Erzeugung von polykristallinem Zinkselenid ist. Nach Beendigung des Ablagerungsprozesses wird derquality production of polycrystalline zinc selenide is. After completion of the deposition process of the

Rezipient (6) mit Argon geflutet. Dabei wird die Säule flüssigen Zinkes vom Überlauf (9) in Richtung Schmelzgefäß (3) gedrücktRecipient (6) flooded with argon. The column of liquid zinc from the overflow (9) in the direction of the melting vessel (3) is pressed

und die Niveaus der Schmelze in der Leitung (8) und dom Schmelzgefäß (3) gleichen sich an.and the levels of the melt in the conduit (8) and the melting vessel (3) are the same.

Nach Ausschaltung der Heizung erstarrt das Zink in Leitung (8) und bildet einen dichten Verschluß. Dieser dichte Verschluß istAfter switching off the heating, the zinc solidifies in line (8) and forms a tight seal. This tight seal is

die Voraussetzung für die Vorbereitung der Anlage für den nächsten Ablagerungsprozeß.the prerequisite for the preparation of the plant for the next deposition process.

Nach dem Hermetisieren und Inertisieren des Rezipienten (6) für den nächsten Zyklus und dem Einstellen der erforderlichenAfter hermetizing and inertizing the recipient (6) for the next cycle and setting the required Prozeßtemperaturen wird die Leitung (8) wieder aufgeheizt, das Zink schmilzt und nach Einstellen des erforderlichenProcess temperatures, the line (8) is reheated, the zinc melts and after adjusting the required Unterdruckes im Rezipienten (8) kann erneut ein definierter, kontinuierlicher Zinkdampfstrom erzeugt werden.Underpressure in the recipient (8), a defined, continuous stream of zinc vapor can be generated again.

Claims (2)

1. Verfahren zur Erzeugung von definierten, kontinuierlichen Metalldampfströmen für die Herstellung von polykristallinen Metallchalogeniden durch chemische Dampfablagerung, gekennzeichnet dadurch, daß das zu verdampfende Metall während des Prozesses kontinuierlich einem Verdampfer zugeführt wird, wobei die in der Zeiteinheit zugeführte Motallmasse meß- und regelbar ist und daß das zugeführte Metall im Verdampfer kontinuierlich vollständig verdampft wird, so daß die erzeugte Masse Metalldampf stets gleich der zugeführten Metallmasse ist und sich nur ein unwesentliches ständiges Volumen flüssigen Metalles im Verdampfer befindet.1. A process for the production of defined, continuous metal vapor streams for the production of polycrystalline metal chalcogenides by chemical vapor deposition, characterized in that the metal to be evaporated during the process is continuously fed to an evaporator, wherein the supplied in the unit time Motallmasse is measured and regulated and that the supplied metal is continuously evaporated completely in the evaporator, so that the mass produced metal vapor is always equal to the supplied metal mass and there is only a negligible constant volume of liquid metal in the evaporator. 2, Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß granuliertes Metall kontinuierlich über eine Dosiereinrichtung, vorzugsweise eine Differentialdosierwaage, in ein Schmelzgefäß gebracht wird, wo es unter Schutzgas, vorzugsweise Argon, bei einer Temperatur von etwa 50 K oberhalb der Schmelztemperatur aufgeschmolzen wird und daß die Beschickung des Verdampfers mit flüssigem Metall aus diesem Schmelzgefäß über einen Überlauf erfolgt.2, Method according to claim 1, characterized in that granulated metal is continuously brought via a metering device, preferably a differential dosing, in a melting vessel, where it is melted under protective gas, preferably argon, at a temperature of about 50 K above the melting temperature and that the feed of the evaporator with liquid metal from this melting vessel via an overflow.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0619383A1 (en) * 1993-04-05 1994-10-12 Cvd Incorporated Process and apparatus for supplying metal vapor continuously to a chemical vapor deposition

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0619383A1 (en) * 1993-04-05 1994-10-12 Cvd Incorporated Process and apparatus for supplying metal vapor continuously to a chemical vapor deposition

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