DE1154073B

DE1154073B - Verfahren zum Umschmelzen von langgestreckten Koerpern, insbesondere von Staeben aushalbleitendem Material, durch Zonenschmelzen

Info

Publication number: DE1154073B
Application number: DES36929A
Authority: DE
Inventors: Dr Theodor Rummel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-02-14
Filing date: 1953-12-23
Publication date: 1963-09-12

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 36929 IVc/12c

ANMELDETAG: 23. DEZEMBER 1953

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 12. SEPTEMBER 1963

Es ist bekannt, daß beim tiegellosen Zonenschmelzen eines nur an seinen Enden gehalterten aufrechten Siliziumstabes die den Stab durchwandernde geschmolzene Zone lediglich auf Grund ihrer Oberflächenspannung von den angrenzenden Stabteilen getragen wird. Es ist ferner bekannt, daß zur Herstellung einer Trockengleichrichterzelle durch Aufschmelzen einer Selenschicht auf eine metallische Trägerplatte das aufgebrachte Selen vor, während oder nach dem Aufbringen auf seine Unterlage in einem elektrischen Wechselfeld mit Kurz- oder Ultrakurzwellen und auch mit Ultraschallwellen behandelt wird. Hierdurch wird amorphes Selen in eine allotrope kristalline Modifikation übergeführt und die gewünschten Gleichrichtereigenschaften erhalten bzw. verbessert.

Beim Aufbringen von Halbleiterschichten auf eine Unterlage ist bekannt, daß während des Schmelz- und Erstarrungsvorganges der Halbleiterschicht auf diese Ultraschallwellen zur Einwirkung gelangen. Auch hier wird eine Verbesserung der Kristalleigenschaften, insbesondere aber auch die Verbesserung der Sperrwirkung angestrebt. Schließlich ist beim Ziehen von Kristallen aus einer in einem Tiegel gehalterten Schmelze bekannt, die Schmelze unter Einwirkung von Ultraschall zu haltern, um eine ständige Durchmischung der Schmelze zu erzielen.

Es ist auch bereits ein Verfahren zum Umschmelzen von langgestreckten Körpern, insbesondere von Stäben aus halbleitendem Material vorgeschlagen worden, bei dem in dem umzuschmelzenden Körper eine durch den Querschnitt gehende geschmolzene Zone erzeugt und allmählich von dem einen bis zu dem anderen Ende des Körpers durch eine Relativbewegung zwischen dem Körper und der die Zone schmelzenden Wärmequelle verschoben wird und der umzuschmelzende Körper nur an einigen Stellen, vorzugsweise nur an den Enden gehaltert und das Zonenschmelzverfahren ohne Anwendung eines Schmelztiegels durchgeführt wird, wobei dem Abfließen der unter Einwirkung der Oberflächenspannung, gegebenenfalls auch durch Einwirkung der Wärmequelle, zwischen den nicht geschmolzenen Teilen des Stabes festgehaltenen sowie bei senkrechter Anordnung der Stäbe von dem unteren Stab getragenen Schmelzzone durch Anwendung zusätzlicher Maßnahmen, z. B. zusätzlicher Anwendung elektromagnetischer Stützfelder oder zusätzlicher Anwendung das Abfließen der Schmelzzone verhindernder Gasströme, entgegengewirkt wird [Patentanmeldung S 32197 IVc/12 c (deutsche Auslegeschrift 1062 431)].

Verfahren zum Umschmelzen

von langgestreckten Körpern,

insbesondere von Stäben aus halbleitendem

Material, durch Zonenschmelzen

Zusatz zur Patentanmeldung S 32197 IVc/12 c (Auslegeschrift 1 062 431)

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Theodor Rummel, München, ist als Erfinder genannt worden

Es wurde gefunden, daß dem Abfließen der Schmelzzone auch dadurch entgegengewirkt werden kann, daß erfindungsgemäß der Schmelzzone über einen der sie tragenden festen Teile des umzuschmelzenden Körpers Schall-, insbesondere Ultraschallschwingungen zugeleitet werden.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß der zur Erzeugung der Schall- bzw. Ultraschallwellen dienende Sender auf das während des Zonenschmelzens nichtaufschmelzende Endstück des langgestreckten Körpers unmittelbar aufgesetzt wird.

Die Einwirkung von Ultraschall auf die Schmelzzone bewirkt zunächst, daß etwa vorhandene Gasreste ausgetrieben werden. Da Gaseinschlüsse die Zerreißfestigkeit von Flüssigkeiten und damit die Oberflächenspannung stark herabsetzen, ist bereits auf diese Weise eine gewisse Erhöhung der mechanischen Stabilität der Schmelzzone bedingt, wenn die Schmelzzone unter Einwirkung von Schall- bzw. Ultraschallschwingungen gehalten wird.

Abgesehen davon entstehen infolge der die Schrnelzzone durchwandernden Schall- bzw. Ultraschallwellen hydrodynamische Kräfte, welche eine Saugwirkung zwischen der Schmelzzone und den sie tragenden Stabteilen hervorrufen.

Es laufen nämlich die aus dem mit der Schmelze in Berührung stehenden, als Schallstrahler wirkenden

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Stabende in die Schmelze austretenden Schallwellen auseinander und erzeugen darin eine periodische Strömung, wobei die Strömungslinien in der Nähe des Stabendes dichter als in den übrigen Teilen der Schmelze sind. Dies bedeutet aber auf Grund der Bernoullischen Gleichung der Hydrodynamik eine zusätzliche Verminderung des Binnendruckes der Schmelze an dieser Stelle. Wenn z. B. die Ultraschallwirkung durch Vermittlung des oberen Stabteiles auf die Schmelzzone übertragen wird, so wird sich dort Unterdruck einstellen, demzufolge die Flüssigkeit sich an das feste Stabende ansaugt. Die Tatsache, daß es sich hierbei nicht um eine eindeutig gerichtete Strömung, sondern um eine Wechselströmung handelt, bleibt dabei bedeutungslos, da, wie das Auftreten eines Schalldruckes beweist, auch eine Wechselströmung in einer Flüssigkeit eine von Null verschiedene, eindeutig gerichtete Kraftwirkung hervorrufen kann. Dies konnte bei den der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen auch experimentell vollauf bestätigt werden.

Durch die beanspruchte Maßnahme kann beim tiegellosen Zonenschmelzen die Schmelzzone größer gemacht werden, als dies möglich ist, wenn die Schmelzzone nur auf Grund der Oberflächenspannung von den sie tragenden Stabteilen gehalten wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

schnitt gehende geschmolzene Zone erzeugt und allmählich von dem einen bis zu dem anderen Ende des Körpers durch eine Relativbewegung zwischen dem Körper und der die Zone schmelzenden Wärmequelle verschoben wird und der umzuschmelzende Körper nur in einigen Stellen, vorzugsweise an den Enden, gehaltert und das Zonenschmelzverfahren ohne Anwendung eines Schmelztiegels durchgeführt wird, wobei dem Abfließen der unter Einwirkung der Oberflächenspannung, gegebenenfalls auch durch Einwirkung der Wärmequelle, zwischen den nicht geschmolzenen Teilen des Stabes festgehaltenen sowie bei senkrechter Anordnung der Stäbe von dem unteren Stab getragenen Schmekzone entgegengewirkt wird, nach Patentanmeldung S 32197IV c/12 c (deutsche Auslegeschrift 1062 431), dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzzone über einen der sie tragenden festen Teile des umzuschmelzenden Körpers Schall-, insbesondere Ultraschallschwingungen zugeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Schallbzw. Ultraschallwellen dienende Sender auf das während des Zonenschmelzens nicht aufzuschmelzende Endstück des langgestreckten Körpers unmittelbar aufgesetzt wird.

1. Verfahren zum Umschmelzen von lang- 30 In Betracht gezogene Druckschriften:

gestreckten Körpern, insbesondere von Stäben Deutsche Patentschriften Nr. 892191, 958 583,

aus halbleitendem Material, bei dem in dem um- 973 231;
zuschmelzenden Körper eine durch den Quer- Phys. Rev., März 1953, S. 1207.

© 309 687/193 9.63