DE1112044B

DE1112044B - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Kristallen aus der Dampfphase

Info

Publication number: DE1112044B
Application number: DED32058A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl-Wolfgang Boeer
Original assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Current assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Priority date: 1959-12-05
Filing date: 1959-12-05
Publication date: 1961-08-03

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Kristallen aus der Dampfphase Es sind Züchtungsverfahren von Kristallen aus der Dampfphase bekannt, z. B. von CdS-Kristallen wobei sogenannte Rohröfen verwendet werden, in denen ein großer räumlicher Temperaturgradient auftritt. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der im allgemeinen verwendeten Rohröfen liegt etwa zwischen 1 :10 und 1 : 30, wobei aber durchaus auch andersartig gewählte Verhältnisse möglich sind.
Die Temperaturdifferenz zwischen Maximum und Minimum im Innern des Rohrofens beträgt bei obengenanntem Beispiel im Mittel etwa 1000° C.
Als Nachteil treten bei den bekannten Züchtungsverfahren in Rohröfen Turbulenzerscheinungen des verdampften, strömenden Gases auf, die ein unregelmäßiges Kristallwachstum bewirken. Die auf diese Art erhaltenen Kristalle sind ungleichmäßig hinsichtlich ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften. Dies wirkt sich besonders nachteilig bei der Verwendung der Kristalle, beispielsweise als Halbleiter oder Fotozelle, aus. Besonders als Fotozellen weisen sie räumlich stark unterschiedliche Fotoleitung auf, die somit ihren Einsatz als Meßzellen oder Schaltelemente zumindest erheblich beschränken, wenn nicht unmöglich machen.
Die durch die Turbulenzerscheinungen des strömenden Gases auftretenden Schwierigkeiten werden beseitigt bzw. auf ein Minimum reduziert, wenn erfindungsgemäß der in einem Gasverteiler strömende Dampfstrom vor Eintritt in den Kristallisationsraum in an sich bekannter Weise laminarisiert wird. Außerdem ist es zweckmäßig, den Gasstrom auch bereits vor Eintritt in den Verdampfungsraum zu laminarisieren. Dadurch wird ein nahezu konstanter Materialtransport des zu verdampfenden Gutes vom Verdampfungsort zum Kristallisationsraum erreicht. Die Formgebung der Laminarisierungsstücke hängt im wesentlichen von der Geschwindigkeit der strömenden Dampf- bzw. Gasatmosphäre ab. Bei den vorzugsweise verwendeten rohrartigen Formstücken wird die Länge zweckmäßig groß gegenüber ihrem Durchmesser gewählt. Die zusätzliche Anbringung einer Heizung im Bereich der Laminarisierungsstücke 5 und 7 verhindert eine vorzeitige Kristallisation. Ihre zweckmäßige Anordnung gewährleistet eine hohe Temperaturkonstanz im Kristallisationsraum und verhindert dadurch gleichzeitig erneut in diesem Bereich auftretende Turbulenzerscheinungen. Die zusätzliche Aufheizung der Laminarisierungsstücke 5 wird insbesondere im Bereich des Verdampfungsraumes vorgenommen, um eine vorzeitige Kristallisation an den achsennahen Teilen der Formstücke zu verhindern. In der ein Ausführungsbeispiel betreffenden Zeichnung bedeutet 1 Rohrofen, 2 Verdampfungsbehälter, 3 Verdampfungsraum, 4 Kristallisationsraum, 5 Laminarisierungsformstücke A, 6 Heizung (zusätzlich), 7 Laminarisierungsformstücke B.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde ein bekannter Rohrofen 1 verwendet, wobei die Laminarisierungsstücke 5, 7 vorzugsweise rohrartigen Gebilde aus temperaturbeständigem Material bestehen, beispielsweise aus Quarzglas. Um zu verhindern, daß durch die Formstücke 5, 7 eine für die Kristallisation schädliche Abkühlung und dadurch bedingt bereits eine Kristallisation an den Laminarisierungsstücken 5 auftreten kann, wurde eine zusätzliche Heizung 6 angeordnet. Dadurch wird ermöglicht, auch die achsennahen Teile der Laminarisierungsstücke 5 oberhalb der Temperatur der Kristallisation zu halten, wobei sich die dem Kristallisationsraum 4 zugewandte Seite der Laminarisierungsstücke 5 auf einer nur wenig oberhalb der Kristallisationstemperatur liegenden Temperatur befindet. Die Temperatur im Kristallisationsraum 4 kann somit nahezu konstant gehalten werden und einen gleichmäßigen Materialtransport für die Kristallisation gewährleisten.
Die Temperatur an den Laminarisierungsstücken 5 im Verdampfungsraum 3 soll höchstens 1,1mal größer als die Verdampfungstemperatur sein, während die Temperatur an den Formstücken 5 im Kristallisationsraum 4 mindestens 1,05mal größer als die Kristallisationstemperatur sein soll. Um Turbulenzerscheinungen schon im Verdampfungsraum 3 zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den Gasstrom bereits vor Eintritt in den Verdampfungsraum 3 durch Anbringung von Laminarisierungsstücken 7 zu laminarisieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung von Kristallen durch Niederschlagen von gegebenenfalls in Gasen enthaltenen Dämpfen in einem Kiistallisationsraum; dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfstrom vor Eintritt in den Kristallisationsraum (4) in an sich bekannter Weise laminarisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Gasstrom vor Eintritt in den Verdampfungsraum (3) lammarisiert wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rohre (5, 7), die in Richtung des Gasstromes liegen und deren Länge vorzugsweise groß gegenüber ihrem Durchmesser ist, vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Rohre (5) eine zusätzliche Heizung (6) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 235.