DE1245332B

DE1245332B - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Einkristallen durch Abscheidung aus der Dampfphase

Info

Publication number: DE1245332B
Application number: DEG35808A
Authority: DE
Inventors: Arno Gatti
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1961-09-14
Filing date: 1962-08-29
Publication date: 1967-07-27

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.: .

BOIj

Deutsche Kl.: 12 g-17/32

Nummer: 1245 332

Aktenzeichen: G35808IVc/12g

Anmeldetag: 29. August 1962

Auslegetag: 27. Juli 1967

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Überzuges auf einen Draht bekannt, bei welcher der beheizte Draht durch eine Abscheidungszone bewegt wird, in die das Ausgangsmaterial tür derTauf denPraht abzuscheidenden UberzuglnlOiflfe einer heizeinrichtung verdampft wird. Durch Verwendung entsprechend hoher Temperaturen kann man einkristalline Niederschläge erzielen., wenn man eine einkristalline Drahtunterlage verwendet. Das zu verdampfende Material wird in einem Schiffchen angeordnet, das durch Widerstandsheizung auf die zur Verdampfung geeignete Temperatur gebracht wird; Die Abscheidung von Einkristallen auf eine Unterlage aus der Dampfphase erfolgte bisher mit Hilfe von absatzweise arbeitenden Vorrichtungen. Da jedoch bei absatzweise durchgeführten Verfahrensgängen die Ausbeute verhältnismäßig gering ist, war bisher eine wirtschaftliche Herstellung nicht möglich.

Einkristalle können demgegenüber durch Abscheidung aus der Dampfphase, wobei durch Verdampfung eines Ausgangsmaterials für die Einkristalle mit Hilfe einer Heizeinrichtung die Dampfphase gebildet und die Einkristalle daraus bei tieferer Temperatur in einer Abscheidungszone auf eine Unterlage, die in einer mit einer vorgegebenen Atmosphäre füllbaren Kammer durch die Abscheidungszone bewegt wird, abgeschieden werden, kontinuierlich hergestellt werden, wenn erfindungsgemäß in der Kammer zur Zufuhr des Ausgangsmaterials ein Träger vorgesehen ist, der zur Verdampfung des auf ihm befindlichen Ausgangsmaterials durch die von der Heizeinrichtung beheizte Zone bewegbar ist, und wenn mit den Oberflächen der beweglichen Unterlage im Eingriff stehende Schaber zum Entfernen der niedergeschlagenen Einkristalle vorhanden sind.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht damit eine wirtschaftliche Herstellung von Einkristallen.

Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 und

F i g. 3 im vergrößerten Maßstab eine Seitenansicht eines Teils der Unterlage, auf der Einkristalle niedergeschlagen sind.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine geschlossene Kammer 10 auf, die mit einer Eintrittsöffnung U und einer Austrittsöffnung 12 versehen ist. Im Innern 15 der Kammer 10 ist eine Heizvorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung
von Einkristallen durch Abscheidung
aus der Dampfphase

Anmelder:

General Electric Company,
ίο Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht und Dr. R. Schmidt,

Patentanwälte, München 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt:

Arno Gatti, Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. September 1961
(138101)

einrichtung 16 angeordnet, die, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, an den Seitenwänden der Kammer 10 befestigt ist. Bei der in F i g. 1 dargestellten Heizeinrichtung handelt es sich um eine ej^kfri^ch^ TnduktionsbpiVspnip mit einer rechteckigen Durchgangs-"offnung 17. Die Heizeinrichtung 16 kann über Stromzuleitungen 18 an eine nichtgezeigte Stromquelle angeschlossen werden. Die von der Heizeinrichtung 16 beheizte Zone ist in den Zeichnungen mit der Bezugszahl 20 bezeichnet.

Ein Ausgangsmaterial 25 wird von einem elektrisch, geheizten Tiegel 26 mit Hilfe eines Trägers 27 in die beheizte Zone 20 eingebracht. Der Träger 27 ist eine zylindrische Trommel, die an beiden Enden offen und durch zwei Rollen 28 drehbar gelagert ist. Der Träger 27 wird durch ein Zahnrad 29 angetrieben, das in entsprechend geformte Öffnungen 30 im Träger 27 eingreift. Wird das Zahnrad 29 im Uhrzeigersinn gedreht, wie F i g. 1 zeigt, dann dreht sich auch der Träger 27 im Uhrzeigersinn, so daß er das im Tiegel 26 befindliche Material berührt, bevor er in die beheizte Zone 20 des Heizkörpers 16 eingebracht wird.

Zur Abscheidung der Einkristalle sind zwei Unterlagen 31 und 32 vorgesehen, die ebenfalls trommelformig ausgebildet sind und sich durch die recj~*

eckige Öffnung 17 und die beheizte Zone 20 des Heizkörpers 16 erstrecken. Die Unterlagen 31 und 32 werden von Rollen 33 getragen und ebenfalls durch Zahnräder 34 angetrieben. Die Zahnräder 34 greifen in entsprechend geformte Öffnungen 37 in den zylindrischen Unterlagen 31 und 32.

Zur Entfernung der auf die Unterlagen 31 und 32 niedergeschlagenen Kristalle sind Schaber 40 vorgesehen. Mit jeder Oberfläche der Unterlagen steht ein Schaber 40 im Eingriff, da die Einkristalle auf beiden Oberflächen gebildet werden. Die Art des Kristallwachstums läßt sich am besten aus Fig. 3 erkennen, in der Einkristalle 41 gezeigt sind, die sich auf den gegenüberliegenden Oberflächen einer der beiden Unterlagen bilden. Unter den Schabern 40 sind Auffangbehälter 45 angebracht, welche die Einkristalle auffangen, wenn sie von den Oberflächen der zylindrischen Unterlagen abgeschabt werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann zur Herstellung von Einkristallen aus den verschiedensten Materialien verwendet werden. Die Zusammensetzung der gebildeten Einkristalle hängt, wie bei den bekannten absatzweise arbeitenden Einrichtungen, lediglich von dem verwendeten Ausgangsmaterial, der Atmosphäre, Temperatur usw. ab. Es können beispielsweise Einkristalle aus Aluminiumoxyd hergestellt werden, indem man eine bestimmte Menge metallisches Aluminium in den Tiegel 26 einbringt und dieses im geschmolzenem Zustand hält. Die beheizte Zone 20 der Heizeinrichtung 16 wird dann auf eine Temperatur von etwa 1300 bis 1600⁰C, vorzugsweise 1500° C, gebracht und die Kammer 15 fortlaufend mit feuchtem Wasserstoff mit einem Taupunkt von — 45,6°C gespeist. Das verdampfte Aluminium wird zu Aluminiumoxyd oxydiert. Der Sauerstoff stammt von dem in der Wasserstoffatmosphäre enthaltenen Wasser. Gewöhnlich werden etwa 851 Wasserstoff je Stunde zugeführt. Nach Herstellung der genannten Verfahrensbedingungen werden der Träger 27 sowie die zylindrischen Unterlagen 31 und 32 gedreht, wobei das geschmolzene Aluminium, das vom Träger 27 aufgenommen wurde, in der Zone 20 verdampft und nach Oxydation in Form von Einkristallen auf den Oberflächen der Unterlagen 31 und 32 niedergeschlagen. Die Abscheidung setzt in der beheizten Zone 20 ein, so daß die Einkristalle, wenn sie die Schaber 40 erreichen, voll entwickelt sind und entfernt werden können. Die Einkristalle und andere Niederschläge, die auf den Unterlagen 31 und 32 entstanden sind, werden von den Schabern 40 restlos entfernt und in den Auffangbehältern 45 aufgefangen.

Einkristalle von anderer Zusammensetzung oder Beschaffenheit können in der gleichen Weise hergestellt werden, indem lediglich die Temperatur und die Atmosphäre entsprechend eingestellt werden. Metallische Einkristalle können beispielsweise unter Verwendung einer trockenen Atmosphäre oder eines Vakuums gebildet werden, um eine Oxydation des Metalls während der Verdampfung und des Wachstums zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Einkristallen durch Abscheidung aus der Dampfphase, wobei durch Verdampfung eines Ausgangsmaterials für die Einkristalle mit Hilfe einer Heizeinrichtung die Dampfphase gebildet und die Einkristalle daraus bei tieferer Temperatur in einer Abscheidungszone auf eine Unterlage, die in einer mit einer vorgegebenen Atmosphäre füllbaren Kammer durch die Abscheidungszone bewegt wird, abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (10) zur Zufuhr des Ausgangsmaterials (25) ein Träger (27) vorgesehen ist, der zur Verdampfung des auf ihm befindlichen Ausgangsmaterials durch die von der Heizeinrichtung (16) beheizte Zone (20) bewegbar ist, und daß mit den Oberflächen der beweglichen Unterlage (31 bzw. 32) im Eingriff stehende Schaber (40) zum Entfernen der niedergeschlagenen Einkristalle (41) vorhanden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Träger (27) als auch die Unterlage (31 bzw. 32) trommeiförmig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (16) aus einer elektrischen Heizspule besteht, durch die sowohl der Träger (27) als auch die Unterlage (31 bzw. 32) hindurchgefuhrt ist.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (10) ein Behälter (26) für das Ausgangsmaterial (25) vorgesehen isi, durch den der Träger (27) zur Aufnahme von Ausgangsmaterial hindurchgefuhrt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1017 795,

1042553;
Journ. electrochem. Soc. 96 (1949) 5, S. 318 bis

333.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 618M9 7.67 ® Bundesdruckerei Berlin