DE112009005084T5

DE112009005084T5 - Impfkristallachse für einkristall-lösungswachstum

Info

Publication number: DE112009005084T5
Application number: DE112009005084T
Authority: DE
Inventors: Hidemitsu Sakamoto; Yasuyuki Fujiwara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: DE112009005084B4; JPWO2011010394A1; WO2011010394A1; US8328937B2; US20120103251A1; CN102057083B; CN102057083A; JP5218431B2

Abstract

Problem: Bereitstellen einer Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum, die eine durch die Flüssigphasentechnik bedingte Bildung von Polykristallen vermeiden oder unterdrücken kann und einen Einkristall mit einer hohen Wachstumsrate wachsen lassen kann. Mittel: Eine in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendete Impfkristallachse, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einem Adhäsionsmittel laminiert sind, ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet, das eine Vielzahl von Stücken mit unterschiedlichen in einem Gitter angeordneten Laminierungsrichtungen umfasst, ein gewickeltes Kohlenstoff-Sheet, das einen Kohlenstoff-Streifen umfasst, der konzentrisch von dem Zentrum gewickelt ist, oder ein gewickeltes Kohlenstoff-Sheet umfasst, das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Streifen mit unterschiedlichen Dicken umfasst, die von dem Zentrum so gewickelt und laminiert sind, dass sie dicker sind, je näher sie dem äußeren Umfang sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kristallachse für Einkristall-Lösungswachstum, und bezieht sich insbesondere auf eine Kristallachse für Einkristall-Lösungswachstum, die Polykristallisation vermeiden oder unterdrücken und die Wachstumsrate erhöhen kann.
STAND DER TECHNIK
SiC-Einkristalle sind thermisch und chemisch extrem stabil, haben überragende mechanische Beständigkeit, sind strahlungsresistent, und haben zusätzlich überragende Eigenschaften wie eine hohe Durchbruchsspannung und hohe thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu Si (Silizium)-Einkristallen und ermöglichen eine einfache elektronische p- und n-Leitfähigkeitssteuerung durch Hinzufügen von Störstellen, und haben breite verbotene Bandbreiten (ungefähr 3,3 eV für einen SiC-Einkristall des 4H-Typs, ungefähr 3,0 eV für einen SiC-Einkristall des 6H-Typs). Deshalb ist eine Realisierung von hoher Temperatur, hoher Frequenz, Spannungsbeständigkeit/Umgebungsbeständigkeit möglich, was nicht mit Si-Einkristallen, GaAs (Galliumarsenid)-Einkristallen und anderen vorhandenen Halbleitermaterialien realisiert werden konnte. Erwartungen an diese als Halbleitermaterialien der nächsten Generation steigen.
Herkömmlich sind die Gasphasentechnik und die Flüssigphasentechnik als typische Wachstumsmethoden für SiC-Einkristalle bekannt. Als die Gasphasentechnik wird normalerweise sie Sublimationstechnik verwendet. Diese Sublimationstechnik umfasst das Anordnen von SiC-Materialpulver und einem SiC-Einkristall-Impfkristall, welche sich in einem Graphit-Tiegel gegenüberliegen, und das Aufheizen des Tiegels in einer Inertgasatmosphäre, um den Einkristall epitaktisch zu wachsen. Allerdings ist bekannt, dass mit dieser Gasphasentechnik die von den Innenwänden des Tiegels wachsenden Polykristalle die Qualität des SiC-Einkristalls negativ beeinflussen.
Ferner umfasst die Flüssigphasentechnik die Verwendung eines Produktionssystems für SiC-Einkristalle, welches eine Basisstruktur, bestehend aus einem Tiegel zum Halten eines Lösungsmittels, zum Beispiel einen Graphittiegel, einem Lösungsmittel, einer Hochfrequenzspule oder anderen externen Heizsystemen, einem Isolationsmaterial, einem Impfkristall-Trägerelement, das gesenkt und angehoben werden kann (zum Beispiel einem Graphithalter) und einem an der Spitze des Impfkristall-Trägerelements angebrachten Impfkristall, der C (Kohlenstoff) von einer C-Versorgungsquelle, zum Beispiel dem Graphittiegel, in eine Si-Schmelze, eine Si-Verbindungsschmelze, in welcher Metall gelöst wurde, oder andere Si enthaltende Schmelzen in dem Tiegel löst, um ein Lösungsmittel zu erhalten, und umfasst das Wachsen einer SiC-Einkristallschicht auf dem SiC-Impfkristall durch Lösungsabscheidung.
Bei einem solchen Verfahren des Wachsens von SiC-Einkristallen mit der Flüssigphasentechnik wird entweder das SiC-Einkristall-Wachstumsverfahren des Wachstumsverfahrens durch Bereitstellen eines Temperaturgradienten für das Lösungsmittel genutzt, so dass die Temperatur der Lösung um den Impfkristall niedriger wird als die Temperatur der Lösung an anderen Stellen, oder das Wachstumsverfahren, bei dem das gesamte Lösungsmittel langsam gekühlt wird, wobei allerdings bekannt ist, dass keines von beiden eine Bildung von anderen Kristallen als dem Einkristall aufgrund der Temperaturverteilung und der Konzentrationsverteilung in der Lösung zum Zeitpunkt des Kühlens des Lösungsmittels vermeiden kann.
Deshalb ist ein Produktionssystem für einen Einkristall gefragt, das eine Bildung von anderen Kristallen als dem Einkristall vermeiden oder unterdrücken kann.
Zum Beispiel beschreibt die Internationale Patentveröffentlichung 2000-39372 ein Wachstumsverfahren und Wachstumssystem für einen SiC-Einkristall durch Verwendung einer Gasphasentechnik, welche mit einem Haltematerial zum Halten eines Impfkristalls in einer SiC-Impfkristall-Halteeinrichtung bereitgestellt ist, bestehend aus einem Element, welches von der Containerwandoberfläche zu dem Wachstumscontainerinneren herausragt und eine höhere Wärmestrahlungseigenschaft als die Containerwandoberfläche des Wachstumscontainers hat. Weiterhin beschreibt die Veröffentlichung auch als ein Haltematerial mit einer hohen Wärmestrahlungseigenschaft Pyrographitcarbon (Kohlenstoffmaterial, thermische Leitfähigkeit von hoher thermischer Leitfähigkeitsrichtung: 120 kcal/mhr°C), welches in einem Graphittiegeldeckel mit anisotropischer thermischer Leitfähigkeit verwendet werden kann.
Weiterhin beschreibt die japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 2006-62936 als Stand der Technik ein Produktionssystem für SiC-Einkristalle, das eine Gasphasentechnik verwendet, welche Impfkristallbruch und -trennung durch Platzieren eines verformbaren Kohlenstoff-Plastiksheets zwischen einem Impfkristallträger und einem Impfkristall vermeiden kann, um an der Grenzfläche erzeugte thermische Spannung zu absorbieren.
Bezug nehmend auf das Wärme leitende anisotrope Material beschreibt die japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 10-24362 eine Spitze eines Lötkolbens, die ein flexibles Sheet eines Kohlenstoff basierten Materials umfasst, das um die äußere Umfangsoberfläche eines Kerns gewickelt ist, um einen laminierten Körper zu bilden. Weiterhin beschreibt die Veröffentlichung als ein spezifisches Beispiel eines flexiblen Sheets eines Kohlenstoff basierten Materials ein Graphit-Sheet, das anistropische thermische Leitfähigkeit hat.
Weiterhin beschreibt die japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 2007-305700 ein Heizelement, das zur Verwendung beim Heizen einer elektronischen Vorrichtung geeignet ist, und ein Sheet-Element a mit einer thermischen Leitfähigkeit in der Richtung der Dicke, die höher ist als eine thermische Leitfähigkeit in der Richtung der gleichen Ebene, und eine Sheet-Element b mit einer thermischen Leitfähigkeit in der Richtung der gleichen Ebene, die höher ist als eine thermische Leitfähigkeit in der Richtung der Dicke umfasst, die so laminiert sind, dass das Sheet-Element a an der Seite nahe dem Wärme strahlenden Teil positioniert ist.
Die japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 2009-55021 beschreibt ferner ein thermisch leitfähiges Sheet, das eine Vielzahl von thermisch leitfähigen Sheets umfasst, die eine Graphitphase haben, die anisotrope Graphitpartikel enthält, die mittels Banden miteinander laminiert sind, dann in der Richtung senkrecht zu der Verbundrichtung geschnitten sind und als ein Wärme strahlendes Element einer elektronischen Vorrichtung verwendet werden können.
Des Weiteren beschreibt die japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 2009-43851 ein Halbleiterpaket, bei welchem ein anisotropisches thermisch leitfähiges Graphit-Sheet an dem Wärme strahlenden Bereich eines Halbleiterelements angeordnet ist.
Allerdings ist es nicht möglich, ohne Probleme durch Vermeidung oder Unterdrückung einer Bildung von anderen Kristallen als dem Einkristall ein Kristallwachstum zu erhalten, um den Einkristall mit einer hohen Wachstumsrate wachsen zu lassen, sogar wenn die in diesem bekannten Dokumenten beschriebenen Techniken bei einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstums angewendet werden.
Das heißt, es gibt einige Probleme, die auf das Einkristall-Wachstum in dem Gebiet um den Impfkristall einwirken, wenn der Impfkristall mit einer Lösung mit hoher Temperatur in Kontakt gebracht wird, zum Beispiel einem Lösungsmittel, das auf eine Temperatur, die 1600°C überschreitet, zum Beispiel etwa 2000°C, aufgeheizt wurde, und während des Wachstums, um die Impfkristalle mit einer hohen Wachstumsrate wachsen zu lassen. An zum Beispiel der Bondoberfläche des Impfkristalls und der Graphitspitze treten zum Zeitpunkt des Kontakts mit der allerersten Lösung zum Start des Kristallwachstums ein Reißen des Impfkristalls und ein Abschälen von der Graphitachse auf, welche den Wachstumsprozess hemmen. Sogar in dem Fall, dass sich der Impfkristall nicht ablöst, wird sich der Großteil der Bondoberfläche des Impfkristalls abschälen, und es somit schwierig machen, normales Kristallwachstum zu erhalten.
Weiterhin ist das Lösungsmittel während des Wachstums aufgewühlt durch Rühren etc., weshalb der Abschnitt der Graphitachse, mit welchem der Impfkristall verbunden ist, durch die Lösung zum Zeitpunkt des Kontakts mit der Lösung und während des Wachstums benetzt wird. Der Kohlenstoff von diesem Abschnitt reagiert mit der Lösung, wobei eine SiC-Keimbildung bewirkt wird. Die SiC-Kristalle, die an der Achsoberfläche Keime gebildet haben, d. h. Polykristalle, wachsen schrittweise bis zu dem Punkt an, an dem sie das ursprüngliche Objekt behindern, d. h. das Einkristall-Wachstum des Impfkristalls, wobei sie dadurch ein großes Problem für das Einkristall-Wachstum der Flüssigphasentechnik darstellen.
Des Weiteren beschreibt die japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 2004-269297 ein Gasphasenverfahren basiertes Produktionssystem für SiC-Einkristalle, bei dem ein flexibles Kohlenstoff-Sheet zwischen einem Impfkristall und einer Basis zum Halten des Impfkristalls eingefügt ist, um die durch den Unterschied in thermischer Ausdehnung zwischen dem Impfkristall und der Basis bedingte Spannung zu erleichtern, und die japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 2004-338971 beschreibt als ein SiC-Einkristall-Wachstumsverfahren und Wachstumssystem davon ein Gasphasenverfahren basiertes Produktionssystem für SiC-Impfkristalle, das ein Pufferelement hat, welches aus einem Kohlenstoff-Sheet besteht, welches zwischen einem SiC-Impfkristall und einem Impfkristall-Trägerelement angeordnet ist, um den Impfkristall zu tragen und das dadurch den Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Impfkristall und dem Impfkristall-Trägerelement abschwächen kann. Weiterhin beschreibt die Veröffentlichung als ein spezifisches Beispiel eines Kohlenstoff-Sheets eines von ungefähr 25% der thermischen Leitfähigkeit des SiC-Impfkristalls.
Auch kann eine Anwendung solch eines Kohlenstoff-Sheets auf ein Lösungsverfahren basiertes Produktionssystem für SiC-Einkristalle in Betracht gezogen werden. Bei einem Kohlenstoff-Sheet ist allerdings normalerweise die Sheet-Oberfläche parallel zu der Bondoberfläche angeordnet, so dass die thermische Leitfähigkeit in der Richtung senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels (d. h. der Richtung der Graphitachse) niedrig ist und die Wachstumsrate negativ beeinflusst. Wenn ein thermisch leitfähiges anisotropes Material (fester Kohlenstoff) verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass ein Bruch, ein Abschälen oder ein Ablösen des Impfkristalls aufgrund des Unterschieds in den thermischen Ausdehnungen zwischen dem Impfkristall und dem thermisch leitfähigen anisotropen Material auftritt.
Liste der Zitate:
Patentliteratur

PLT 1: Internationale Patent Veröffentlichung 2000-39372
PLT 2: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 2006-62936
PLT 3: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 10-24362
PLT 4: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 2007-305700
PLT 5: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 2009-55021
PLT 6: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 2009-43851
PLT 7: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 2004-269297
PLT 8: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 2004-338971
PLT 9: Japanische Patent Veröffentlichung (A) No. 2008-247725

Bei dem konventionellen Lösungsverfahren basierten SiC-Einkristall-Wachstumsverfahren kann folglich ein Kontakt zwischen der Graphitachse und der Materialachse in der Nähe des Impfkristalls nicht vermieden werden, so dass der Kohlenstoff des Abschnitts des Graphits, der Kontakt mit der Lösung macht, mit der Lösung reagiert und dabei SiC-Keimbildung verursacht. Der SiC-Kristall, der an der Graphitachsenoberfläche Keime gebildet hat (hernach ”Polykristall” genannt) wächst schrittweise bis zu dem Punkt, an dem ein Einkristall-Wachstum von dem Impfkristall behindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Die Erfinder untersuchten Einkristall-Lösungswachstums-Verfahren und entdeckten als ein Ergebnis, dass ein effizientes Abführen von Wärme von dem Impfkristall der Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum zu einem Impfkristall-Trägerelement kritisch ist. Sie beschäftigten sich weiterhin mit den Untersuchungen und komplettierten als ein Ergebnis die vorliegende Erfindung.
Deshalb ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum bereitzustellen, welche eine Bildung von Polykristallen aufgrund der Flüssigphasentechnik verhindern oder unterdrücken kann und einen Einkristall mit hoher Wachstumsrate wachsen lassen kann.
Lösung des Problems
Der Aspekt der Erfindung nach Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung (hernach als ”der erste Aspekt der Erfindung” bezeichnet) ist eine Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit hoher thermischer Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einem Adhäsionsmittel laminiert sind.
Des Weiteren ist der Aspekt der Erfindung nach Anspruch 2 der vorliegenden Anmeldung (hernach als ”der zweite Aspekt der Erfindung” bezeichnet) eine Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse zum Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von Stücken von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einem Adhäsionsmittel mit unterschiedlichen in einem Gitter angeordneten Laminierungsrichtungen laminiert sind.
Des Weiteren ist der Aspekt der Erfindung nach Anspruch 3 der vorliegenden Anmeldung (hernach als der ”dritte Aspekt der Erfindung” bezeichnet) eine Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein gewickeltes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist, und das einen Kohlenstoff-Streifen umfasst, der konzentrisch von dem Zentrum gewickelt ist.
Des Weiteren ist der Aspekt der Erfindung nach Anspruch 4 der vorliegenden Anmeldung (hernach als der ”vierte Aspekt der Erfindung” bezeichnet) eine Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse zum Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes gewickeltes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist, und das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Streifen mit unterschiedlichen Dicken umfasst, die so von dem Zentrum gewickelt und laminiert sind, dass sie dicker sind, je näher sie dem äußeren Umfang sind.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Durch jeden der oben beschriebenen Aspekte der Erfindung wird eine Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum erhalten, die eine Bildung von Polykristallen aufgrund der Flüssigphasentechnik verhindern oder unterdrücken kann und einen Einkristall mit einer hohen Wachstumsrate wachsen lassen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine schematische Ansicht, die den Zustand eines Lösungswachstums unter Verwendung des Stands der Technik, zeigt.
2 ist eine Kopie eines Fotos, welche den Zustand nach Lösungswachstum unter Verwendung des Stands der Technik zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die die Hauptteile einer Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum nach einem Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung, zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Kohlenstoff-Dünnfilms (Kohlenstoff-Sheets), das in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird.
5 ist eine schematische Ansicht, die Anisotropie eines Kohlenstoff-Dünnfilms (Kohlenstoff-Sheets), das in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, zeigt.
6 ist eine schematische Ansicht, die den Prozess zum Erhalten eines laminierten Kohlenstoff-Sheets, das in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht eines laminierten Kohlenstoff-Sheets, das in einer Gitterform angeordnete Stücke umfasst, die in einem zweiten Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet werden (hernach auch einfach als ein ”im Gitter angeordnetes laminiertes Kohlenstoff-Sheet” bezeichnet).
8 ist eine schematische Ansicht, die die Anisotropie eines laminierten Kohlenstoff-Sheets, das in einem Ausführungsbeispiel des ersten Aspektes der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die die Messposition für die Menge an Lösungswachstum unter Verwendung einer Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum eines Ausführungsbeispiels des ersten Aspekts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung, zeigt.
10 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Erhalten eines laminierten Kohlenstoff-Sheets, das in einem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Erhalten eines gewickelten laminierten Kohlenstoff-Sheets, das in einem Ausführungsbeispiel eines dritten Aspekts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, zeigt.
12 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Erhalten eines mehrstufig gewickelten laminierten Kohlenstoff-Sheets, das in einem Ausführungsbeispiel eines vierten Aspekts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, zeigt.
13 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Lösungsverfahren basierten SiC-Einkristall-Wachstums-Systems, welches die Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum eines Ausführungsbeispiels der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet.
14 ist eine Kopie eines Fotos des Zustands nach Abschluss von Tests eines Beispiels von Lösungsverfahren basiertem SiC-Einkristall-Wachstum unter Verwendung einer Impfkristallachse zum Einkristall-Wachstum eines Ausführungsbeispiels der Erfindung der vorliegenden Anmeldung.
15 ist eine Kopie eines Fotos des Zustands bei Abschluss von Tests von Lösungsverfahren basiertem SiC-Einkristall-Wachstum unter Verwendung einer Impfkristallachse zum Einkristall-Wachstum des Stands der Technik.
16 ist eine schematische Ansicht, die ein Messverfahren der Lösungsmitteltemperatur in der Flüssigphasentechnik zeigt.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Der erste bis vierte Aspekt der Erfindung der vorliegenden Anmeldung sind Impfkristallachsen, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet werden, wobei die Impfkristallachse zum Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit hoher thermischer Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einem Adhäsionsmittel laminiert sind, ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet, das eine Vielzahl von Stücken mit unterschiedlichen Laminierungsrichtungen umfasst, die in einem Gitter angeordnet sind, einem gewickelten Kohlenstoff-Sheet, das einen Kohlenstoff-Streifen umfasst, der konzentrisch von Zentrum gewickelt ist, oder ein laminiertes gewickeltes Kohlenstoff-Sheet, das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Sheets unterschiedlicher Dicken umfasst, welche so von dem Zentrum gewickelt und laminiert sind, dass sie dicker sind, je näher sie an dem äußeren Umfang sind.
Im Folgenden werden die ersten bis vierten Aspekte der Erfindung der vorliegenden Anwendung mit Bezug auf die 1 bis 13 beschrieben.
Bei der schematischen Ansicht, die den Zustand eines Lösungswachstums unter Verwendung des Stands der Technik zeigt, wie in 1 gezeigt, umfasst ein konventionelles SiC-Einkristall-Wachstumssystem 20 einen Tiegel 14, der in einem Reaktionsofen (nicht gezeigt) durch ein Isolationsmaterial 12 bereitgestellt ist, und ein Lösungsmittel 13, ein externes Heizsystem, das eine um den Reaktionsofen herum breitgestellte Hochfrequenzspule 15 zum Heizen der Lösung 13 enthält, und einen Kohlenstoffstab 2 enthält, der gesenkt und angehoben werden kann (zum Beispiel die Graphitachse), wobei die Spitze des Kohlenstoffstabs 2 mit einem Impfkristall 3 bereitgestellt ist. In 1 umfasst die konventionelle Impfkristallachse 21 für Einkristall-Lösungswachstum einen Kohlenstoffstab 2, der direkt mit einem Impfkristall 3 mittels eines Adhäsionsmittels verbunden ist.
2 zeigt den Zustand nach Kristallwachstum durch die Flüssigphasentechnik unter Verwendung einer konventionellen Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum, das in dem konventionellen SiC-Einkristall-Wachstumssystem in 1 gezeigt wird. Wie in 2 gezeigt, ist ein Teil des Impfkristalls abgebrochen, der Rest ist in den Kristall hinein gewachsen und eine Unebenheit der Oberflächeneigenschaften und Unterschiede in der Wachstumsmenge wurden festgestellt.
3 ist eine schematische Ansicht der Hauptteile einer Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum gemäß eines Ausführungsbeispiels eines ersten Aspekts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung. Die Impfkristallachse 1 für Impfkristallwachstum umfasst ein Impfkristall-Trägerelement (zum Beispiel eine Graphitachse oder sonst einen Kohlenstoffstab) 2, mit welchem ein Impfkristall 3 verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet 4 mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist, d. h. in derselben Richtung wie die axiale Richtung des Impfkristall-Trägerelements, und das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einen Adhäsionsmittel laminiert sind.
Das laminierte Kohlenstoff-Sheet in dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst zum Beispiel eine Vielzahl von Kohlenstoff-Dünnfilmen (hernach auch ”Kohlenstoff-Sheets” bezeichnet), wie in 4 gezeigt, die mit einem Adhäsionsmittel laminiert sind.
Jedes Kohlenstoff-Sheet ist dünn, normalerweise mit einer Dicke von 0,15 bis 6 mm, vorzugsweise einer Dicke von 0,15 bis 0,6 mm und, wie in 5 gezeigt, und hat Anisotropie in thermischer Leitfähigkeit. Unter Bezugnahme auf die thermische Leitfähigkeitsanisotropie hat das Kohlenstoff-Sheet eine hohe thermische Leitung in der Richtung der Rollenpresse zum Zeitpunkt der Produktion, d. h. hat eine thermische Leitfähigkeit von normalerweise ungefähr 200 bis 600 W/mK, und hat eine geringe thermische Leitung in der Dickenrichtung, d. h. hat eine thermische Leitfähigkeit von normalerweise ungefähr 5 bis 10 W/mK, hat also eine thermische Leitfähigkeit von ungefähr mehr als 100-mal der in der Richtung der Dicke. Diese Werte sind bemerkenswert in der Anisotropie, verglichen mit der thermischen Leitfähigkeit von 200 bis 350 W/mK eines SiC-Einkristalls, der thermischen Leitfähigkeit von 120 W/mK von isotropischem Graphit, und den 174 W/mK (axiale Richtung) und 75 W/mK (senkrechte Richtung) von extrudiertem Graphit.
Ein Verbundverfahren zum Erhalten eines laminierten Kohlenstoff-Sheets in dem ersten Aspekt der Erfindung unter Verwendung dieses Kohlenstoff-Sheets ist in 6 gezeigt. Eine Vielzahl von Kohlenstoff-Sheets, zum Beispiel 5 bis 100, zum Beispiel 10 bis 50, sind in der selben thermischen Leitungsrichtung ausgerichtet angeordnet, wenn jedes Sheet wie in 6 rechteckig ist oder so ausgerichtet, dass die Richtungen der thermischen Leitung dieselben oder willkürlich sind, wenn jedes Sheet ein Quadrat ist. Die Sheets sind mit einem Kohlenstoffadhäsionsmittel bedeckt und zum Verbinden gedrückt, wobei ein blockförmiges laminiertes Kohlenstoff-Sheet, wie auf der rechten Seite in 6 gezeigt, erhalten werden kann. Zum Zeitpunkt des Formpressens ist es bevorzugt, die Sheets in dem gepressten Zustand zu entfetten und zu heizen, um die Sheets fest aneinander zu fixieren. Dieses laminierte Kohlenstoff-Sheet hat, wie in 6 gezeigt, eine hohe thermische Leitungsrichtung (normalerweise ist die thermische Leitfähigkeit 200 bis 600 W/mK) und eine niedrige thermische Leitungsrichtung. Durch Verbinden der Kohlenstoff-Sheets so, dass die Richtungen der thermischen Leitfähigkeit willkürlich werden, ist es möglich, die thermische Leitfähigkeitsanisotropie, die geringfügig an den beiden Oberflächenrichtungen der Kohlenstoff-Sheets existiert (X-axiale Richtung, Y-axiale Richtung) zu eliminieren. Des Weiteren können Sheets mit einer höheren mechanischen Beständigkeit als die Kohlenstoff-Sheets an jeder Position zwischen den Kohlenstoff-Sheets eingefügt werden, wobei die Sheets dann laminiert werden.
Dieses laminierte Kohlenstoff-Sheet kann so geformt sein, dass die hohe thermische Leitungsrichtung (Z-axiale Richtung) des laminierten Kohlenstoff-Sheets senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels wird und deshalb mit der axialen Richtung des Impfkristall-Trägerelements und des äußeren Umfangs des laminierten Kohlenstoff-Sheets und des äußeren Umfangs des Impfkristalls übereinstimmt und kann mit dem Impfkristall-Trägerelement durch das Kohlenstoffadhäsionsmittel verbunden werden, dann wird ein Impfkristall mit der laminierten Kohlenstoff-Sheetoberfläche durch das Kohlenstoffadhäsionsmittel verklebt und verbunden, um eine Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum nach dem ersten Aspekt der Erfindung zu erhalten.
Dieses blockförmige laminierte Kohlenstoff-Sheet kann durch Schneiden gebildet werden, unter Verwendung von zum Beispiel einer Bandsäge oder einem Cutter. Das in der Blockform gebildete laminierte Kohlenstoff-Sheet ist vorzugsweise gefertigt in einer #80 bis #400 polierten Oberfläche an den beiden Oberflächen senkrecht zu der thermischen Leitungsrichtung, welche die Bondoberflächen mit dem Impfkristall-Trägerelement und dem Impfkristall bildet, sodass die Welligkeit in der gleichen Ebene innerhalb ± 10 μm angepasst wird.
Gemäß der Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum nach dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst das laminierte Kohlenstoff-Sheet einen Verbund einer Mehrzahl von dünnen Kohlenstoff-Sheets, wie oben erwähnt, und kann so die hohe thermische Spannung bei einer hohen Temperatur absorbieren, die von dem Unterschied in den thermischen Expansionskoeffizienten des laminierten Kohlenstoff-Sheets und des Impfkristalls stammen und kann durch die thermische Spannung bedingten Impfkristallbruch, -abschälen und -ablösen verhindern. Des Weiteren kann aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit der Wärmeabführrichtung die Einkristall-Wachstumsrate verbessert werden.
Des Weiteren haben dünne Kohlenstoff-Sheets im Vergleich zu fester Kohlenstoff eine niedrige Benetzbarkeit, weshalb ein Haften des Lösungsmittels schwierig ist, wodurch eine Unterdrückung der Bildung und des Wachstums von Polykristallen aufgrund der Adhäsion des Lösungsmittels erlaubt wird.
Für den äußeren Umfang des Impfkristalls und gemäß der äußeren Form des Impfkristalls ist eine Kreisform üblich, aber auch ein gleichseitiges Dreieck, Quadrat, Parallelogramm, oder eine hexagonale Form sind möglich.
7 ist eine schematisch Ansicht eines in einem Gitter angeordneten laminierten Kohlenstoff-Sheets, das in einem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung verwendet wird. In dem Fall des in einem Gitter angeordneten laminierten Kohlenstoff-Sheets ist der Impfkristall mit dem Impfkristall-Trägerelement verbunden, zwischen welchen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet eingefügt ist, das eine Vielzahl von, zum Beispiel 4 oder mehr, oder zum Beispiel 4 bis 8 Stücken von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einem Adhäsionsmittel in unterschiedlichen Laminierungsrichtungen innerhalb eines Gitters angeordnet sind. Das in einem Gitter angeordnete laminierte Kohlenstoff-Sheet wird erhalten durch Schneiden des laminierten Kohlenstoff-Sheets, wie auf der rechten Seite von 6 gezeigt ist, zum Beispiel in eine vorgegebene Größe. 7 zeigt ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit einem äußeren Umfang mit einer spezifischen Form einer quadratischen Form, wobei der äußere Umfang jede andere Form sein kann, zum Beispiel kann es ein gleichseitiges Dreieck, kreisförmig, parallelogrammförmig sein oder eine hexagonale Form haben.
Des Weiteren kann die Vielzahl von Stücken mit den angrenzenden Oberflächen durch ein Kohlenstoffadhäsionsmittel verbunden sein. Sheets mit einer mechanischen Beständigkeit, die größer ist als die der Kohlenstoff-Sheets, können an jeder Position der Kohlenstoff-Sheets eingefügt werden.
Indem dieses laminierte Kohlenstoff-Sheet verwendet wird, das eine Vielzahl von in einer Gitterform angeordneten Stücken aufweist, wird die geringe Anisotropie eliminiert, die zum Beispiel zwischen der Richtung, die eine große thermische Leitfähigkeit (Z-axiale Richtung) und den zwei Richtungen senkrecht zu dieser (X-axiale Richtung und Y-axiale Richtung), wie durch die großen und kleinen Pfeile in 8 gezeigt, in dem Fall des laminierten Kohlenstoff-Sheets des ersten Aspekts der Erfindung existiert, d. h. wenn die Kohlenstoff-Sheets, die in derselben thermischen Leitfähigkeitsrichtung wie in 6 ausgerichtet sind, laminert werden.
Die Anisotropie des laminierten Kohlenstoff-Sheets des ersten Aspekts der Erfindung, wie in 9 gezeigt, scheint geringfügig von den Messpunkten auf der Kristallwachstumsschicht des Impfkristalls abzuhängen.
Der zweite Aspekt der Erfindung hat eine große Bedeutung in der Praxis, da Kohlenstoff-Sheets normalerweise leicht in einer rechteckigen Form zu erhalten sind.
Das in 7 gezeigte blockförmige laminierte Kohlenstoff-Sheet kann so geformt sein, dass die hohe thermische Leitungsrichtung (Z-axiale Richtung) des laminierten Kohlenstoff-Sheets senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels wird und deshalb mit der axialen Richtung des Impfkristall-Trägerelements und dem äußeren Umfang des laminierten Kohlenstoff-Sheets und dem äußeren Umfang des Impfkristalls übereinstimmt und kann mit dem Impfkristall-Trägerelement durch das Kohlenstoffadhäsionsmittel verbunden werden, dann wird ein Impfkristall mit der laminierten Kohlenstoff-Sheetoberfläche durch das Kohlenstoffadhäsionsmittel verklebt und verbunden, um eine Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum nach dem zweiten Aspekt der Erfindung zu erhalten.
Dieses blockförmige laminierte Kohlenstoff-Sheet kann genauso wie oben beschrieben durch Schneiden gebildet werden. Das in der Blockform gebildete laminierte Kohlenstoff-Sheet wird vorzugsweise in eine polierte Oberfläche an den beiden Oberfläche senkrecht zu der thermischen Leitungsrichtung weiterverarbeitet, welche die Bondoberflächen mit dem Impfkristall-Trägerelement und dem Impfkristall bildet, so dass die Welligkeit in gleicher Ebene innerhalb ± 10 μm angepasst werden kann.
Gemäß der Impfkristallachse für Einkristallwachstum nach dem zweiten Aspekt der Erfindung werden, zusätzlich zu den Effekten des ersten Aspekts der Erfindung, die folgenden Effekte erhalten. Das heißt, bei dem laminierten Kohlenstoff-Sheet des ersten Aspekts der Erfindung, kann die thermische Leitfähigkeit, wie in 8 gezeigt, einen relativen Wert von Z-Axialrichtung >> Y-Axialrichtung > X-Axialrichtung haben, wobei allerdings bei dem laminierten Kohlenstoff-Sheet des zweiten Aspekts der Erfindung dies eliminiert ist, so dass die Wärmeverteilung an der X-Y-Ebene gleichmäßig ist und weiterhin ein hochqualitativer Einkristall erhalten wird. Des Weiteren ist die Fähigkeit, die thermische Spannung zu erleichtern ebenso gleichmäßig auf der X-Y-Ebene gemacht, so dass der Effekt des Vermeidens von Impfkristallbruch, -abschälunq und -ablösung weiter verbessert wird.
10 ist eine schematische Ansicht, die den Prozess zum Erhalten des laminierten Kohlenstoff-Sheets zeigt, welches in einem anderen Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird. Wie in 10 gezeigt, wird ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit einer gewickelten Kohlenstoff-Sheetschicht erhalten, indem ein Kohlenstoff-Sheet um den äußeren Umfang eines laminierten Kohlenstoff-Sheets gewickelt wird, das so gebildet ist, dass es im Wesentlichen mit dem äußeren Umfang eines Impfkristalls übereinstimmt, wovon ein Beispiel in 7 gezeigt ist. Dieses laminierte Kohlenstoff-Sheet umfasst, wie auf der unteren rechten Seite von 10 gezeigt, eine Vielzahl von Stücken von Kohlenstoff-Dünnfilmen, die mit einem Adhäsionsmittel mit unterschiedlichen in einem Gitter angeordneten Laminierungsrichtungen laminiert sind. Des Weiteren hat der äußere Umfang des laminierten Kohlenstoff-Sheets mit der gewickelten Kohlenstoff-Sheetschicht dieselbe Form wie der äußere Umfang des Impfkristalls. Des Weiteren ist die gewickelte Kohlenstoff-Sheetschicht an dem laminierten Kohlenstoff-Sheet durch ein Kohlenstoffadhäsionsmittel fixiert.
Das laminierte Kohlenstoff-Sheet mit der gewickelten Kohlenstoff-Sheetschicht, das auf der unteren rechten Seite von 10 gezeigt ist, kann genauso wie das oben verwendet werden, um die hohe thermische Leitungsrichtung des laminierten Kohlenstoff-Sheets senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels zu machen und es mit dem Impfkristall-Trägerelement zu verbinden, dann kann der Impfkristall mit der Oberfläche des laminierten Kohlenstoff-Sheets durch ein Kohlenstoffadhäsionsmittel verklebt und verbunden werden, um eine Impfkristallachse zum Einkristallwachstum nach dem zweiten Aspekt der Erfindung zu erhalten.
Durch die Impfkristallachse für Einkristallwachstum nach dem zweiten Aspekt der Erfindung unter Verwendung des laminierten Kohlenstoff-Sheets, das die an der unteren rechten Seite von 10 gezeigte gewickelte Kohlenstoff-Sheetschicht hat, kann es zusätzlich zu den Effekten des zweiten Aspekts der Erfindung möglich sein, ein Eindringen des Lösungsmittels in die Adhäsionsschicht zu vermeiden, was von dem Kontakt des Lösungsmittels mit dem äußeren Umfangsabschnitt des Kohlenstoff-Sheets auftritt und ein stabilisiertes Wachstum über eine lange Zeit zu ermöglicht.
11 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Erhalten eines gewickelten laminierten Kohlenstoff-Sheets zeigt, das in einem Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung verwendet wird. Wie in 11 gezeigt, kann das gewickelte laminierte Kohlenstoff-Sheet des dritten Aspekts der Erfindung erhalten werden, indem ein langes Kohlenstoff-Sheet oder eine große Anzahl von Kohlenstoff-Sheets gewickelt werden, die in Serie konzentrisch von dem Zentrum verbunden sind, so dass die hohe thermische Leitungsrichtung eine Richtung senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels wird und dadurch die axiale Richtung des Impfkristall-Trägerelements, dann wird ein Teil oder alle Oberflächen zwischen den Kohlenstoff-Sheets unter Verwendung eines Kohlenstoffadhäsionsmittels gebondet und laminiert. Sheets mit höherer mechanischer Beständigkeit als die Kohlenstoff-Sheets können zwischen den langen Kohlenstoff-Sheets eingefügt werden.
Dieses gewickelte Kohlenstoff-Sheet kann genauso wie oben verwendet werden, um die hohe thermische Leitungsrichtung des gewickelten Kohlenstoff-Sheets zur senkrechten Richtung mit der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels zu machen und dadurch mit der axialen Richtung des Impfkristall-Trägerelements zum Bonden mit dem Impfkristall-Trägerelement in Übereinstimmung zu bringen, dann kann der Impfkristall mit der Oberfläche des laminierten Kohlenstoff-Sheets durch ein Kohlenstoffadhäsionsmittel verklebt und verbunden werden, um eine Impfkristallachse für Einkristallwachstum nach dem dritten Aspekt der Erfindung zu erhalten.
Durch die Impfkristallachse zum Einkristallwachstum nach dem dritten Aspekt der Erfindung unter Verwendung des gewickelten laminierten Kohlenstoff-Sheets, wie in 11 gezeigt, wird zusätzlich zu den Effekten des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung die Gleichförmigkeit des Effekts des Erleichterns der thermischen Spannung stärker verbessert und der Bondabschnitt nicht an dem äußersten Umfang freigelegt, womit es möglich ist, Haften und Eindringen des Lösungsmittels auf den Bondabschnitt zu unterdrücken.
12 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Erhalten eines mehrstufig gewickelten laminierten Kohlenstoff-Sheets zeigt, das in einem Ausführungsbeispiel eines vierten Aspekts der Erfindung verwendet wird. wie in 12 gezeigt, kann das mehrstufig gewickelte laminierte Kohlenstoff-Sheet in dem vierten Aspekt der Erfindung, wie in 12 gezeigt, erhalten werden, indem ein stabförmiges, zum Beispiel 0,6 mm stabförmiges, oder zylinderförmiges dickes Kohlenstoff-Sheet als ein Kern verwendet wird und lange Kohlenstoff-Sheets mit unterschiedlichen Dicken verwendet werden, die mehrfach darum gewickelt werden, zum Beispiel 3 bis 6 mal, zum Beispiel, wie in 13 gezeigt, 3 mal, während die Dicke für jede Kohlenstoff-Sheet in jedem Schritt erhöht wird, konzentrisch und zirkulär um das Zentrum gewickelt wird, so dass die hohe thermische Leitungsrichtung die Richtung senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels ist und dadurch die axiale Richtung des Impfkristall-Trägerelements, und ein Bonden eines Teils oder aller Oberflächen zwischen den Schichten des Kohlenstoff-Sheets durch ein Kohlenstoffadhäsionsmittel. Als die langen Kohlenstoff-Sheets mit unterschiedlichen Dicken wird vorzugsweise ein Kohlenstoff-Sheet mit einer Dicke von ca. 0,15 bis 0,3 mm bei Schritt 1, wie in 12 gezeigt, verwendet, eins mit einer Dicke 0,3 bis 0,45 mm bei Schritt 2 und eines mit einer Dicke von 0,5 bis 0,6 mm bei Schritt 3.
Dieses mehrstufig gewickelte Kohlenstoff-Sheet kann genauso wie oben verwendet werden, um mit dem Impfkristall-Trägerelement verbunden zu werden, so dass die hohe thermische Leitungsrichtung des mehrstufig gewickelten Kohlenstoff-Sheets die Richtung senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels wird und deshalb mit der axialen Richtung des Impfkristall-Trägerelements übereinstimmt und dann kann der Impfkristall mit der Oberfläche des laminierten Kohlenstoff-Sheets durch ein Kohlenstoffadhäsiansmittel verklebt und verbunden werden, um eine Impfkristallachse für Einkristallwachstum nach dem vierten Aspekt der Erfindung zu erhalten.
Die Impfkristallachse für Einkristallwachstum nach dem vierten Aspekt der Erfindung unter Verwendung des mehrstufig gewickelten Kohlenstoff-Sheets, wie in der rechten Zeichnung (Schritt 3) von 12 gezeigt, kann zusätzlich zu den Effekten des dritten Aspekts der Erfindung die Verbunddichte sehr dicht machen und kann so weiterhin die thermische Leitfähigkeit erhöhen und die Wachstumsrate verbessern. Des Weiteren ist zusätzlich zu den Effekten des zweiten Aspekts der Erfindung der Bondabschnitt an dem äußersten Umfang nicht freigelegt, womit das Haften und Eindringen von Lösungsmittel an dem Bondabschnitt unterdrückt werden kann.
Das Impfkristall-Trägerelement für jeden der ersten bis vierten Aspekte der Erfindung ist nicht speziell eingeschränkt. Zum Beispiel kann ein Kohlenstoffstab, zum Beispiel eine Graphitachse, erwähnt werden. Ein Kohlenstoffstab ist normalerweise 200 bis 600 mm lang und kann eine zylindrische oder stabförmige Form haben. Des Weiteren kann die Umgebung, die mit dem laminierten Kohlenstoff-Sheet, dem gewickelten Kohlenstoff-Sheet, oder den laminierten gewickelten Kohlenstoff-Sheet verbunden ist, eine Kegel- oder Pyramidenform haben.
Des Weiteren ist das Kohlenstoffadhäsionsmittel nicht im Speziellen eingeschränkt und kann eine Mischung sein, die Kohlenstoff und ein in Wärme aushärtendes Harz enthält.
Gemäß der Kristallwachstums-Impfkristallachsen des ersten bis vierten Aspekts der Erfindung wird eine thermische Leitfähigkeit 50 bis 100 mal der einer von einem konventionellen Kohlenstoff-Sheet festgelegten Kristallachse erhalten.
Des Weiteren ist gemäß den Impfkristallachsen für Einkristall-Wachstum des ersten bis vierten Aspekts der Erfindung einer Anwendung möglich, sogar mit einem Impfkristall von verhältnismäßig großer Größe, zum Beispiel einer Maximalgröße (Äquivalent dem Durchmesser, wenn der äußere Umfang rund ist) von 1 Inch (2,5 cm) oder mehr, zum Beispiel 2 Inches (5,1 cm) oder mehr und unter diesen einem 3 bis 6 Inch (7,6 bis 15,2 cm) Gebiet.
Die Impfkristallachsen für Einkristall-Lösungswachstum nach dem ersten bis vierten Aspekt der Erfindung können auf ein Wachstumssystem angewendet werden, um jeglichen Einkristall durch die Flüssigphasentechnik zu erhalten. Der Einkristall ist nicht im Speziellen eingeschränkt, solange er Kristallwachstum eines Einkristalls bei einer hohen Temperatur benötigt. Zum Beispiel kann ein SiC-Einkristall erwähnt werden. Wenn die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum von einem der ersten bis vierten Aspekte der Erfindung auf einen SiC-Einkristall-Wachstumssystem, wie zum Beispiel in 13 gezeigt, angewendet wird, ist ein SiC-Einkristall-Wachstumssystem, das Impfkristallachsen für Einkristall-Wachstum 10 verwendet, mit einem ein Lösungsmittel 13 enthaltenden Tiegel 14 bereitgestellt, der in einem Reaktionsofen 11 durch ein Isolationsmaterial 12 bereitgestellt ist, einem externen Heizsystem mit einer Hochfrequenzspule 15 zum Aufheizen des Lösungsmittels 13, die um den Reaktionsofen bereitgestellt ist, und einer Impfkristallachse für Einkristall-Wachstum 1, die gesenkt und angehoben werden kann, wobei die Impfkristallachse einen Impfkristall 3 umfasst, der mit einem Kohlenstoffstab 2 verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in der Richtung senkrecht zu der Lösungsoberfläche des Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von laminierten Kohlenstoff-Dünnfilmen, ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet, das eine Vielzahl von Stücken mit unterschiedlichen in einer Gitterform angeordneten Laminierungsrichtungen, ein gewickeltes Kohlenstoff-Sheet, das einen Kohlenstoff-Streifen umfasst, der konzentrisch von dem Zentrum gewickelt ist, oder ein laminiertes gewickeltes Kohlenstoff-Sheet 5 umfasst, das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Streifen umfasst, die unterschiedliche Dicken haben, welche von dem Zentrum gewickelt und laminiert sind, so dass sie dicker sind, je näher sie dem äußeren Umfang sind.
Als das Lösungsmittel kann jede Lösung mit Si und C als Hauptbestandteile erwähnt werden. Zum Beispiel kann als das Lösungsmittel eines, das weiterhin Ti und/oder Cr enthält, zum Beispiel eine Si-Ti-C-Lösung, oder eine, welche Ni enthält und ein Verhältnis zu Ni (Atomverhältnis) (Ni/Cr) von 0,2 oder weniger enthält, zum Beispiel eines, das ein Element, das aus den Seltenerden, Übergangsmetallelementen, und Alkalierdmetallelementen ausgewählt wird, und ein Element ist, das nicht Si, Cr, Ni und C ist, zum Beispiel das Element Ce, erwähnt werden.
Die Temperatur des Lösungsmittels ist 1600 bis 2050°C und innerhalb dessen 1800 bis 2050°C, insbesondere um 1850 bis 2050°C ist möglich.
Die Temperatursteuerung umfasst, wie zum Beispiel in 16 gezeigt, ein Aufheizen mit Hochfrequenzinduktionsheizen, wobei die Temperatur der Lösungsmitteloberfläche mit einem Strahlungsthermometer, das zum Beispiel in 16 gezeigt ist, überwacht wird und/oder unter Verwendung eines Thermoelements, der in der inneren Seite des Kohlenstoffstabs angeordnet ist, zum Beispiel einem W-Re (Wolfram/Rhenium) Thermoelement, um die Temperatur zu messen und mittels eines Temperatursteuerungssystems (nicht gezeigt), basierend auf der gemessenen Temperatur, zu steuern.
Das Verfahren zur Herstellung eines SiC-Einkristalls unter Verwendung des Lösungswachstums eines SiC-Einkristallsystems ist selbst ein bekanntes Produktionsverfahren für Lösungswachstum und kann durch angemessenes Auswählen optimaler Bedingungen von zum Beispiel der Graphittiegelform, des Heizverfahrens, der Heizzeit, Umgebung, Temperaturanstiegsrate, und Kühlrate ausgeführt werden.
Zum Beispiel hängt die Heizzeit für Hochfrequenzinduktionsheizung (in etwa die Zeit, die benötigt wird, um eine SiC-Sättigungskonzentration zum Aufladen des Materials zu erhalten) von der Größe des Tiegels ab, kann aber zwischen 20 Minuten und 10 Stunden (zum Beispiel circa 3 bis 7 Stunden) sein, und die Umgebung kann ein Edelgas sein, zum Beispiel He, Ne, Ar oder andere Inertgase oder eines derselben mit einem Abschnitt, der mit N₂ oder Methangas substituiert ist.
Durch Verwendung des oben genannten Lösungswachstums des SiC-Einkristallsystems ist es möglich, Polykristallwachstum zu verhindern oder zu unterdrücken und einen SiC-Einkristall mit einer hohen Wachstumsrate zu den oben angegebenen Temperaturen für eine lange Zeitdauer, zum Beispiel zwei oder mehrere Stunden, wachsen zu lassen.
BEISPIELE
Im Weiteren wird die vorliegende Erfindung insbesondere mit Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben werden, wobei die vorliegende Erfindung allerdings nicht auf die unten genannten Beispiele eingeschränkt ist.
In jedem der folgenden Beispiele wurde ein SiC-Einkristall unter Verwendung des Lösungswachstums des Produktionssystems für SiC-Einkristalle, das in 13 gezeigt ist, gewachsen. Des Weiteren wurde die hohe Temperatur (2000 bis 2050°C) des Lösungsmittels durch die Verwendung der Messart der Oberflächentemperatur bestätigt, wie in der schematischen Ansicht in 16 gezeigt ist.
Ein Strahlungsthermometer wurde an ein Beobachtungsfenster oberhalb der Lösung gesetzt, wo die Lösungsoberfläche direkt beobachtet werden kann, und die Temperaturen vor und nach dem Kontaktieren des Impfkristalls mit der Lösung gemessen wurden. Des Weiteren wurde ein Thermoelement an der inneren Seite der Impfkristallachse für Einkristallwachstum angeordnet (eine Position 2 mm von dem Impfkristall entfernt) und die Temperatur direkt nach dem Lösungsmittelkontakt wurde gemessen.
Des Weiteren wurde in jedem der folgenden Beispiele als das Kohlenstoffadhäsionsmittel das Adhäsionsmittel, welches normalerweise die „Komposition A” genannt wird, verwendet.
Kohlenstoffadhäsionsmittelkomposition der Komposition A

Phenolharz (C₆H₆O·CH₂O) 45 Massen %

Phenol (C₆H₆O₁₄) 14 Massen %

Wasser 1 Massen %

Kohlenstoff (fest) (C) 40 Massen %
Dieses Komposition A-Kohlenstoffadhäsionsmittel ist gleichmäßig auf der Graphitachse, der Impfkristallbondoberfläche und dem Kohlenstoff-Sheet an den inneren Oberflächen beschichtet.
Beispiele 1 bis 2
Zwei Arten von laminierten Kohlenstoff-Sheets mit Dicken von 5 mm und 20 mm wurden unter Verwendung von 0,4 mm dicken Kohlenstoff-Sheets gemäß dem Prozess des Erhaltens eines laminierten Kohlenstoff-Sheets, wie in der schematischen Ansicht in 6 gezeigt, vorbereitet und danach wurden Einkristallwachstums-Impfkristallachsen durch den folgenden Prozess vorbereitet.

1) Beschichten des Komposition A-Kohlenstoffadhäsionsmittels gleichmäßig auf den Kohlenstoff-Sheets.
2) Die Oberflächen in Übereinstimmung bringen, eine Last von ungefähr 0,5 bis 2,0 kgf auf die Bondoberflächen anlegen, während auf ungefähr 200°C aufgeheizt wird, dann ein erstes Entfetten und Fixieren (mit dem gewickelten laminierten Typ, der später verwendet wird, keiner Last).
3) Dieses in einer Heizatmosphäre (Entfettungsofen und Brennofen) für Wärmebehandlung des Adhäsionsmittels platzieren. Zu diesem Zeitpunkt, ähnlich wie 2), eine Last von ungefähr 0,2 bis 2,0 kgf anlegen.

Heizbedingungen: 200°C × 1 Stunde und 700°C × 3 Stunden, dann Abkühlen in dem Ofen, um den Prozess zu beenden.
Die erhaltene Einkristallwachstums-Impfkristallachse wurde verwendet, um ein Si-Einkristallwachstumssystem vorzubereiten und ein Lösungswachstum eines SiC-Einkristalls durchzuführen. Si, Cr und Ni wurden gleichzeitig zu dem Graphittiegel hinzugefügt, Aufheizen wurde für ungefähr 2 bis 3 Stunden fortgesetzt, um eine Härtetemperatur (1800 bis 2100°C) aufrecht zu erhalten, dann, wenn sich C von dem Graphittiegel löst und die SiC-Sättigungskonzentration erhalten ist, wurde ein an der Spitze der Einkristallwachstums-Impfkristallachse angebrachter SiC-Einkristall in die Lösung getunkt. Die Kühlwassertemperatur von einem Achs-Kühlsystem (nicht gezeigt) wurde auf 17,5°C gelegt. Die Temperatur wurde bis zur Härtetemperatur des Lösungsmittels gehauen, dann wurde ein SiC-Einkristall auf dem SiC-Einkristall gewachsen. Nachdem eine spezifizierte Wachstumszeit vorbei war, wurde der gewachsene Kristall komplett von dem Lösungsmittel herausgezogen und der Graphittiegel wurde auf Raumtemperatur gekühlt, um dabei einen SiC-Einkristall zu erhalten. Die Wachstumsrate wurde gemessen und der Bereich um den SiC-Impfkristall wurde beobachtet, um den Grad an Abscheidung anderer Kristalle (inklusive Polykristallen) zu evaluieren.
Ob der SiC-Kristall, der in jedem Beispiel erhalten wurde, ein Einkristall oder Polykristall war, wurde durch Röntgenstrahlung (XRD) bestätigt.
Die Effekte auf die Wachstumsrate aufgrund der Art der Kristallachse sind mit den Ergebnissen von Vergleichsbeispiel 1 in Tabelle 1 gezeigt, während die Effekte auf polykristalline Abscheidung aufgrund der Art der Kristallachse mit den Ergebnissen der anderen Beispiele in Tabelle 5 gezeigt sind.
Vergleichsbeispiel 1
Außer dass ein Kohlenstoff-Sheet (mit niedriger thermischer Leitfähigkeitsrichtung in der Graphitachsrichtung) anstelle eines laminierten Kohlenstoff-Sheets verwendet wurde, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 verwendet, um eine Kristallachse zu erhalten, die einen Impfkristall + Kohlenstoff-Sheet (niedrige thermische Leitfähigkeitsrichtung) + Graphitachsstruktur zu erhalten.
Unter Verwendung des SiC-Einkristallwachstumssystems, das diese Kristallachse anwendet, wurde Lösungswachstum eines SiC-Einkristalls durchgeführt und die Wachstumsrate wurde gemessen.

Die Effekte auf die Wachstumsrate aufgrund der Art der Kristallachse sind mit den Ergebnissen von Beispielen 1 bis 2 in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 1	Beispiel 2
	Impfkristall + Kohlenstoff-Sheet + Graphitachse	Impfkristall + Laminiertes Kohlenstoff-Sheet + Graphitachse	Impfkristall + Laminiertes Kohlenstoff-Sheet + Graphitachse
Sheet Dicke mm	0,2	20	5
Wachstumsrate μm/mm	356	812	907
	312	870	964
	362	-	-

Vergleichsbeispiel 2
Außer dass kein laminiertes Kohlenstoff-Sheet verwendet wurde, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 verwendet, um eine Kristallachse zu erhalten, die einen Impfkristall + Graphitachsenstruktur hat.
Anstatt der Verwendung eines SiC-Einkristallwachstumssystems, das diese Kristallachse anwendet, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 durchgeführt, um Lösungsverfahren basiertes SiC-Einkristallwachstum durchzuführen. Eine Kopie eines Fotos des Bereichs um den Impfkristall nach 2 Stunden Kristallwachstum ist in 15 gezeigt. Der Zustand, der in diesem Bild gezeigt ist, wurde für Evaluationskriterien des Zustands der polykristallinen Abscheidung verwendet (*2, Evaluierung: schlecht).
Des Weiteren wurden die Effekte auf polykristalline Abscheidung aufgrund der Art der Kristallachse zusammen mit den Ergebnissen von anderen Beispielen in Tabelle 5 gezeigt.
Beispiel 3
Außer dass ein 5 mm dickes laminiertes Kohlenstoff-Sheet in der selben Art wie in Beispiel 2 vorbereitet wurde und ein im Gitter angeordnetes laminiertes Kohlenstoff-Sheet verwendet wurde, das durch Schneiden dieses laminierten Kohlenstoff-Sheets in vier gleiche Teile hergestellt wurde, und Anordnen und Verbinden jedes Teils durch ein Kohlenstoffadhäsionsmittel wie in 7 gezeigt, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 verwendet, um eine Impfkristallachse für Einkristallwachstum vorzubereiten.
Außer dass ein SiC-Einkristallwachstumssystem, das diese Kristallachse anwendet, verwendet wurde und die Kühlwassertemperatur auf 25,2°C gelegt wurde, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 für das Lösungswachstum des SiC-Einkristalls durchgeführt. Die Menge an Wachstum des Einkristalls wurde an unterschiedlichen Messpositionen, wie in 9 gezeigt, evaluiert.
Des Weiteren werden die Effekte auf die Wachstumsrate aufgrund der Art der Kristallachse in Tabelle 2 zusammen mit einem Vergleich des Anwendens der Impfkristallachse für Einkristallwachstum von Beispiel 2 gezeigt. In Tabelle 2 sind die durchschnittlichen Wachstumsmengen an den Positionen in 9 in der Wachstumsebene als die stündliche durchschnittliche Wachstumsmenge in 2 Stunden des Wachstums angezeigt. Es sei anzumerken, dass a, b und c in Tabelle 2 die Messpositionen in 9 anzeigen, und b' und c' die zweiten Testwerte an denselben Positionen anzeigen. Tabelle 2

y-Richtungsende z-Richtungsende Zentrum

Messposition b b' c c' a

Beispiel 2 Normaler Verbund 472 452 412 399 465

Beispiel 3 Im Gitter angeordneter Verbund 505 498 502 512 509

Einheit: um
Beispiel 4
Unter Verwendung eines im Gitter angeordneten laminierten Kohlenstoff-Sheets, das ähnlich wie in Beispiel 3 vorbereitet wurde, wurde ein lateral gewickeltes Kohlenstoff-Sheet durch den Prozess in der schematischen Ansicht von 10 vorbereitet. Außer dass dieses lateral gewickelte Kohlenstoff-Sheet angewendet wurde, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 3 durchgeführt, um eine Einkristallwachstums-Impfkristallachse vorzubereiten. Außer dass ein SiC-Einkristallwachstumssystem verwendet wurde, welches diese Kristallachse anwendet, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 3 für das Lösungsverfahren basierte SiC-Einkristallwachstum durchgeführt. Die Wachstumsrate wurde geschätzt, dass sie dieselbe wie in Beispiel 3 war, weshalb sie nicht gemessen wurde. Eine Kopie des Fotos des Gebiets um den Impfkristall nach 2 Stunden Kristallwachstum ist in 14 gezeigt. Der Zustand, der in diesem Bild gezeigt ist, wurde für Evaluationskriterien des Zustands der polykristallinen Abscheidung verwendet (*1, Evaluation: gut).
Beispiel 5
Außer dass ein gewickeltes Kohlenstoff-Sheet verwendet wurde, bei welchem ein 0,5 mm dickes Kohlenstoff-Sheet konzentrisch von dem Zentrum, wie in 11 gezeigt, gewickelt war, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 durchgeführt, um eine Einkristallwachstums-Impfkristallachse vorzubereiten.
Außer dass ein SiC-Einkristallwachstumssystem verwendet wurde, bei welchem diese Kristallachse angewendet wird, und des Festlegens der Kühltemperatur auf 25,0°C wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 für das Lösungswachstum des SiC-Einkristalls durchgeführt.
Die Effekte auf die Wachstumsrate aufgrund der Kristallachse sind in Tabelle 3 gezeigt. Des Weiteren ist die Beziehung zwischen der gewickelten Kohlenstoff-Sheetdichte und der Wachstumsrate in 4 gezeigt. In Tabelle 3 sind die durchschnittlichen Wachstumsmengen an den drei Positionen, die mit den in 9 gezeigten korrespondieren, in der Wachstumsebene als die stündlichen durchschnittlichen Wachstumsmengen in 2 Stunden Wachstum angezeigt. Des Weiteren wurde der Bereich um den SiC-Impfkristall beobachtet, um den Grad an Abscheidung von anderen Kristallen (inklusive Polykristallen) zu evaluieren. Die Resultate sind zusammen mit den Resultaten von anderen Beispielen in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 3

Jeder Messpunkt in der Ebenenrichtung Zentrum

Messposition b c a d a

Beispiel 5 gewickelt laminiert 387 377 380 372 380

Einheit: um
Beispiel 6
Außer dass die folgenden drei Arten von Kohlenstoff-Sheets verwendet wurden und diese durch den Prozess wie in 12 gezeigt gewickelt wurden, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 verwendet, um ein laminiertes gewickeltes Kohlenstoff-Sheet vorzubereiten.
Arten von Kohlenstoff-Sheets, die bei jedem Schritt verwendet wurden
Schritt 1: Wicklungsdurchmesser: ungefähr Φ8, Sheetdicke: ungefähr 0,2 mm
Schritt 2: Wicklungsdurchmesser: ungefähr Φ8 bis Φ20, Sheetdicke: ungefähr 0,4 mm
Schritt 3: Wicklungsdurchmesser: ungefähr Φ16 oder mehr, Sheetdicke: ungefähr 0,6 mm
Außer dass dieses laminierte gewickelte Kohlenstoff-Sheet verwendet wurde, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 durchgeführt, um eine Impfkristallachse für Einkristallwachstum vorzubereiten. Außer dass ein SiC-Einkristallwachstumssystem verwendet wurde, in welchem diese Impfkristallachse für Einkristallwachstum angewendet wird, und die Kühlwassertemperatur auf 25,0°C festgesetzt wurde, wurde dieselbe Prozedur wie in Beispiel 1 für Lösungsverfahren basiertes SiC-Einkristallwachstum durchgeführt.

Die Wachstumsrate, welche durch Anwendung dieser Impfkristallachse für Einkristallwachstum erhalten wurde, ist zusammen mit den Ergebnissen, die unter Verwendung anderer Kristallachsen erhalten wurden, in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 zeigt und vergleicht die Dichten der laminierten Kohlenstoff-Sheets oder der gewickelten Kohlenstoff-Sheets, welche für die Kristallachsen verwendet werden. Des Weiteren wurde der Bereich um den SiC-Impfkristall beobachtet, um den Grad an Abscheidung von anderen Kristallen (inklusive Polykristallen) zu evaluieren. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Ergebnissen von anderen Beispielen in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 4

	Verbundverfahren	Dichte	Wachstumsrate μm/mm
Beispiel 5	Wicklung	0,51 bis 0,68	380
Beispiel 6	Mehrstufige Wicklung	0,86 bis 0,93	472
Beispiel 2	Laminiertes Kohlenstoff-Sheet	1	520

Tabelle 5

	Verbundverfahren	1 Stunde	2 Stunden	5 Stunden
Vergleichsbeispiel 2	Normales Sonden	mittelmäßig	Schlecht *2	Schlecht
Beispiel 2	Laminiertes Kohlenstoff-Sheet	Gut	mittelmäßig	mittelmäßig
Beispiel 4	Laterale Wicklung	Gut	Gut *1	Gut
Beispiel 5	Wicklung	Gut	Gut	Gut
Beispiel 6	Mehrstufige Wicklung	Gut	Gut	Gut

Gut: kein Effekt auf Wachstum (ein extrem geringer Anteil an Abscheidung, wenn überhaupt)
Mittelmäßig: Abscheidung um den gewachsenen Kristall
Schlecht: Effekt auf Wachstumszustand

Die Ergebnisse von Tabellen 1 bis 4 zeigen, dass die Impfkristallachse für Einkristallwachstum der ersten bis vierten Aspekte der Erfindung die Wachstumsraten im Vergleich zu konventionellen Kristallachsen verbessert haben. Des Weiteren zeigen sie, dass die Kristallachsen der zweiten und dritten Aspekte der Erfindung durchschnittliche Wachstumsmengen in der Wachstumsebene gleichmäßig über die gesamten Ebenen haben.
Des Weiteren zeigten die Ergebnisse in Tabelle 5, dass die Impfkristallachsen für Einkristallwachstum der ersten bis vierten Aspekte der Erfindung Polykristallisations-Unterdrückungseffekte hatten, die signifikant besser als bei konventionellen Kristallachsen waren.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Impfkristallachsen für Einkristallwachsturn der ersten bis vierten Aspekte der vorliegenden Erfindung können auf Produktionssysteme für Einkristall-Lösungswachstum angewendet werden, um die Bildung von Polykristallen aufgrund der Flüssigphasentechnik zu vermeiden oder zu unterdrücken und um Einkristalle, zum Beispiel SiC-Einkristalle, mit einer hohen Wachstumsrate wachsen zu lassen.
Bezugszeichenliste

1: Impfkristallachse für Einkristallwachstum der vorliegenden Erfindung
2: Impfkristallhalter (Kohlenstoffstab)
3: Impfkristall
4: Laminiertes Kohlenstoff-Sheet
5: Laminiertes Kohlenstoff-Sheet, gewickeltes Kohlenstoff-Sheet, oder laminiertes gewickeltes Kohlenstoff-Sheet
10: SiC-Einkristallwachstumssystem, das eine Impfkristallachse für Einkristallwachsturn nach der vorliegenden Erfindung verwendet
11: Wachstumsofen
12: Isolationsmaterial
13: Lösungsmittel
14: Tiegel
15: Hochfrequenzspule
16: Strahlungsthermometer
17: W-Re-Thermoelement
20: Konventionelles Si-Einkristallwachstumssystem
21: Konventionelle SiC-Impfkristallachse für Einkristallwachsturn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006-62936 [0008, 0018]
JP 10-24362 [0009, 0018]
JP 2007-305700 [0010, 0018]
JP 2009-55021 [0011, 0018]
JP 2009-43851 [0012, 0018]
JP 2004-269297 [0016, 0018]
JP 2004-338971 [0016, 0018]
WO 2000-39372 [0018]
JP 2008-247725 [0018]

Claims

Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einem Adhäsionsmittel laminiert sind.
Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von Stücken von Kohlenstoff-Dünnfilmen umfasst, die mit einem Adhäsionsmittel mit unterschiedlichen in einem Gitter angeordneten Laminierungsrichtungen laminiert sind.
Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein gewickeltes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das einen Kohlenstoff-Streifen umfasst, der konzentrisch von dem Zentrum gewickelt ist.
Impfkristallachse, die in einem Produktionssystem für Einkristall-Lösungswachstum verwendet wird, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum einen Impfkristall umfasst, der mit einem Impfkristall-Trägerelement verbunden ist, zwischen denen ein laminiertes gewickeltes Kohlenstoff-Sheet mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Lösungsoberfläche eines Lösungsmittels eingefügt ist und das eine Vielzahl von Kohlenstoff-Streifen mit unterschiedlichen Dicken umfasst, die von dem Zentrum so gewickelt und laminiert sind, dass sie dicker sind, je näher sie dem äußeren Umfang sind.
Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Impfkristall-Trägerelement ein Kohlenstoffstab ist.
Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das laminierte Kohlenstoff-Sheet aus benachbarten Kohlenstoff-Dünnfilmen besteht, zwischen denen ein Sheet mit einer höheren mechanischen Beständigkeit als der der Kohlenstoff-Dünnfilme eingefügt ist.
Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum nach Anspruch 3, wobei das gewickelte Kohlenstoff-Sheet aus benachbarten Kohlenstoff-Streifen besteht, zwischen denen ein Sheet mit einer höheren mechanischen Beständigkeit als der der Kohlenstoff-Streifen eingefügt ist.
Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum nach Anspruch 4, wobei das laminierte gewickelte Kohlenstoff-Sheet aus benachbarten Kohlenstoff-Streifen besteht, zwischen denen ein Sheet mit einer höheren mechanischen Beständigkeit als der der Kohlenstoff-Streifen eingefügt ist.
Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum nach Anspruch 2, wobei das in einem Gitter angeordnete Kohlenstoff-Sheet einen Kohlenstoff-Streifen der gleichen Breite mit einer hohen thermischen Leitungsrichtung hat, genommen in derselben Richtung wie das laminierte Kohlenstoff-Sheet, das damit laminiert ist.
Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Impfkristallachse für Einkristall-Lösungswachstum in einem Einkristall-Produktionssystem bereitgestellt ist, das einen Tiegel umfasst, der ein Lösungsmittel enthält und der in einem Wachstumsofen durch ein Isolationsmaterial bereitgestellt ist, und ein externes Heizsystem zum Aufheizen der Lösung und das um den Wachstumsofen bereitgestellt ist, und gesenkt und angehoben werden kann.