DE1251272B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Stabes durch Aufziehen aus einer Schmelze - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

BOIj
Deutsche Kl.: 12c-2

OZ

Nummer: 1251 272

Aktenzeichen: N 21469 IV c/12 c

Anmeldetag: 18. April 1962 '

Auslegetag: 5. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stabes aus einem homogenen, aus wenigstens zwei Komponenten bestehenden Material mit wenigstens über einen Teil seiner Länge praktisch konstanter Zusammensetzung durch Aufziehen aus einer in einem Behälter angeordneten, inkongruent erstarrenden, aus diesen Komponenten bestehenden Schmelze, wobei während des Ziehvorganges Schmelze mit der Zusammensetzung des Stabes von einem Vorratsgefäß dem Behälter durch ein Rohr zufließt.

Unter einer inkongruent erstarrenden Schmelze wird hier eine Schmelze verstanden, aus der sich bei der Abkühlung fester Stoff ausscheidet, dessen Gesamtzusammensetzung sich von der Schmelze unterscheidet. Die Zusammensetzung einer solchen Schmelze unterscheidet sich z. B. von der Zusammensetzung kongruent schmelzender Verbindungen oder von der Zusammensetzung von Schmelzen eutektischer Art, aus denen beim Erstarren zwar fester Stoff aus mehr als einer Phase mit je einer sich von der der Schmelze unterscheidenden Zusammensetzung ausgeschieden wird, wobei aber die Gesamtzusammensetzung dieses festen Stoffes gleich der der Schmelze ist.

Ein solches Verfahren ist z.B. zur Herstellung halbleitender Körper, vorzugsweise in Einkristallform, anwendbar.

Bei einem ähnlichen, bekannten Verfahren werden homogen dotierte Germaniumkristalle durch Aufziehen aus einer dotierten Germaniumschmelze in einem Tiegel hergestellt, der auf einer ebenfalls dotierten Germaniumschmelze in einem größeren Tiegel schwimmt. Der erstgenannte, sogenannte Innentiegel hat einen engen Kanal im Boden, durch den beim Aufziehen Schmelze aus dem größeren Außentiegel in den Innentiegel fließen kann. Der Außentiegel und der Innentiegel werden gemeinsam durch um den Außentiegel angeordnete Erhitzungsmittel erhitzt. Durch die Anwesenheit der Dotierungsstoffe ergibt sich zwar eine inkongruent erstarrende Schmelze, aber die Materialien im Innentiegel und im Außentiegel haben praktisch den gleichen Schmelzpunkt, weil die Mengen Dotierungsmaterial nur sehr gering sind.

Dieses Verfahren ist weniger geeignet für solche Materialien, bei denen beide Komponenten in großer Menge anwesend sind. Die Materialien im Innen- und im Außentiegel haben dann nicht mehr den ungefähr gleichen Schmelzpunkt, und es besteht die Gefahr, daß im Außentiegel und im Kanal Feststoff ausgeschieden wird.

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Stabes durch Aufziehen aus einer Schmelze

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Burmeister,
Hans Graffenberger, Aachen

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Schmelze im Vorratsgefäß, im Rohr und im Behälter so erhitzt wird, daß die Schmelze im Vorratsgefäß und im Rohr einerseits und im Behälter andererseits eine solche Temperaturdifferenz aufweist, durch die eine Ausscheidung festen Stoffes aus der Schmelze im Vorratsgefäß und Im Rohr vermieden wild.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung läßt sich im Vorratsgefäß leicht eine Schmelze der gewünschten Zusammensetzung der Komponenten einbringen und aufrechterhalten; da es sich hier um eine während längerer Zeit bestehende Flüssigkeit in einer größeren Menge handelt, ist die Zusammensetzung homogen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß Material homogener Zusammensetzung in die Schmelze im Behälter zugeführt wird. Flüssiges Material läßt sich bequem dem Behälter in Mengen zuführen, die gleich den Mengen Material sind, die durch Aufziehen aus der Schmelze im Behälter entfernt werden, wodurch Schwankungen des Schmelzvolumens im Behälter vermieden werden. Die Zufuhr läßt sich z. B. selbsttätig durch Anwendung des Prinzips der kommunizierenden Gefäße regeln, z. B. unter Anwendung eines konstanten Druckunterschiedes zwischen der Atmosphäre über der Schmelze im Vorratsgefäß und der Atmosphäre über der Schmelze im Behälter. Vorzugsweise werden die Schmelzpegel im Behälter und im Vorratsgefäß praktisch gleichgehalten durch Anwendung eines praktisch gleichen Drucks über den beiden Schmelzen.

Die Temperaturen der beiden Schmelzen können unabhängig voneinander eingestellt werden, so

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die eine Temperatur auf einen Wert einstellbar, der zum Aufziehen des Stabes am günstigsten ist, ohne daß die Temperaturen im Rohr und im Vorratsgefäß beeinflußt werden.

Die Zusammensetzung der Schmelze im Behälter und die Zusammensetzung der Schmelze im Vorratsgefäß kann in bezug auf den Gehalt mindestens einer der Komponenten so eingestellt werden, daß sie sich um mindestens 5 Atomprozent oder Molprozent in bezug .auf die Gesamtatom- bzw. Gesamtmolzahl der Komponenten in den betreffenden Schmelzen unterscheiden.

Da es möglich ist, die Schmelze im Behälter auf eine niedrigere Temperatur einzustellen als die niedrigste Temperatur, bei der die Schmelze anderer Zusammensetzung im Vorratsgefäß noch stabil ist, braucht bei der Einstellung einer sich zum Aufziehen des Stabes gut eignenden Temperatur im Behälter die Stabilität der zuzuführenden Schmelze nicht berücksichtigt zu werden, weil man im Vorratsgefäß und im Verbindungsrohr die Schmelze auf eine höhere Temperatur erhitzen kann als im Behälter.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung peritektischer Verbindungen, d. h. Verbindungen, die oberhalb einer bestimmten Temperatur nicht stabil sind und bei dieser Temperatur in eine Schmelze und in einen festen Stoff verschiedener Zusammensetzungen zersetzt werden. Eine solche Zersetzungstemperatur kann weit unterhalb der niedrigsten Temperatur liegen, bei der die Schmelze mit entsprechender Zusammensetzung noch stabil ist. Der Temperaturbereich, innerhalb dessen die peritektische Verbindung aus der Schmelze ausgeschieden werden kann, kann verhältnismäßig klein sein, während die Zusammensetzung der Schmelze, aus der der Stab aufgezogen wird, innerhalb enger Grenzen beibehalten werden muß. Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können diese Bedingungen leicht erfüllt werden.

Eine andere vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herstellung eines Stabes, der aus einem Mischkristall besteht, der über wenigstens einen Teil seiner Länge eine homogene Zusammensetzung hat. Ein solcher Mischkristall scheidet sich aus einer Schmelze aus, deren Zusammensetzung sich erheblich von der des ausgeschiedenen Materials unterscheiden kann, insbesondere wenn die Komponenten in je einer Konzentration von mehr als 5 Atomprozent oder Molprozent im ausgeschiedenen Material vorhanden sein können. Die Zusammensetzung des Mischkristalls wird weiter durch die Zusammensetzung der Schmelze bedingt, so daß im vorliegenden Fall Schwankungen letzterer Zusammensetzung unerwünscht sind.

Bei der Herstellung einer peritektischen Verbindung oder eines Mischkristalls kann so vorgegangen werden, daß zu Beginn des Aufziehens im Behälter eine Schmelze vorhanden ist, deren Zusammensetzung die gleiche ist wie diejenige der Schmelze im Vorratsgefäß, und daß während einer ersten Periode des Aufziehens, in der sich die Zusammensetzung im Behälter allmählich ändert, die Temperatur der Schmelze dm Behälter allmählich erniedrigt wird.

Das beanspruchte Verfahren läßt sich auch zum Aufziehen eines Stabes aus einer Verbindung mit einer leicht verdampfbaren Komponente benutzen, wenn die im Behälter vorhandene Schmelze wenigitens eine der anderen Komponenten der Verbindung im Überschuß enthält und wenn in der Atmosphäre über der Schmelze im Behälter ein niedrigerer Dampfdruck des verdampfbaren Bestandteils eingestellt ist, als in der Atmosphäre über der Schmelze im Vorratsgefäß.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem Behälter für die Schmelze, aus der der Stab ausgezogen wird, aus einem engen Verbindungsrohr zum Zuführen von

ίο Schmelze aus einem Vorratsgefäß und aus Heizungen zum Erhitzen der Schmelze im Behälter, im Verbindungsrohr und im Vorratsgefäß und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungen der Schmelzen im Vorratsgefäß und im Verbindungsrohr einerseits und im Behälter andererseits <auf verschiedene Temperaturen, vorzugsweise unabhängig voneinander, einstellbar sind.

Vorzugsweise sind bei nebeneinander angeordnetem Behälter und Vorratsgefäß die Räume ober-

ao halb der Schmelzen im Behälter und im Vorratsgefäß miteinander verbunden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Aufziehen eines Stabes aus einer Schmelze in einem schematischen vertikalen Schnitt;

Fig. 2 zeigt eine andere Vorrichtung zum Aufziehen eines Stabes aus der Schmelze in einem schematischen vertikalen Schnitt.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung enthält ein vertikal angeordnetes Quarzglasrohr 1, dessen oberes Ende mittels einer Schliffdichtung mit einem abnehmbaren Rohr 2 verbunden ist, durch das eine zylindrische Stange 3 gasdicht und beweglich hingeführt ist. Die Stange 3 kann mittels eines schematisch angedeuteten Mechanismus 4 vertikal bewegt und gegebenenfalls durch einen nicht dargestellten Mechanismus um ihre Längsachse gedreht werden. Am anderen Ende der Stange 3 ist ein Halter 5 für einen Keimkristall 23 und einen aus der Schmelze aufzuziehenden Stab 21 angebracht.

Am unteren Ende geht das Rohr 1 in einen Schmelzbehälter 6 über, der die Gestalt einer Halbkugel mit einem Innendurchmesser von 8 mm hat.

Der Behälter wird seitlich von einem regelbaren Ofen 7 umgeben, der z. B. durch Widerstände erhitzt wird. Der Boden des Behälters 6 ist durch ein gekrümmtes kapillares Quarzglasrohr 8 mit einem Vorratsgefäß 9 verbunden. Das kapillare Rohr 8 hat einen Innendurchmesser von 1 mm und eine Gesamtlänge von 15 cm. Das Rohr 8 wird bis zu einem Abstand von 15 mm von dem Behälter 6 von einem regelbaren Ofen umgeben, der einen gewickelten Widerstandsdraht enthält, der in ein feuerfestes Isoliermaterial eingebettet ist. Das Vorratsgefäß 9 besteht aus einem waagerecht angeordneten, an beiden Enden abgeschlossenen Quarzglasrohr, dessen Innendurchmesser 3 cm und dessen Länge 15 cm beträgt. Das Vorratsgefäß 9 ist in einem regelbaren elektrisehen Ofen 11 untergebracht. Das Vorratsgefäß 9 ist auf der dem Behälter 6 zugewandeten Seite nahe am Boden mit dem Kapillarrohr 8 verbunden. Das Vorratsgefäß ist weiter mit einer Füllöffnung 12 mit Schliffdichtung zur Befestigung eines Rohres 13 versehen. Das Vorratsgefäß 9 ist auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Gaszufuhrrohr 14 versehen, -während das Rohr 1 mit dem Schmelzbehälter 6 mit einem Gasabfuhrrohr 15 versehen ist. Die

Atmosphären im Vorratsgefäß 9 und im Rohr 1 stehen durch die Füllöffnung 12 mit Schliffdichtung, durch das Rohr 13, einen gasdichten biegsamen Schlauch 16 und ein am Rohr 1 festgeschmolzenes Seitenrohr 17 mit einem Hahn 18 miteinander in Verbindung.

Das Vorratsgefäß 9 kann derart mit Schmelze gefüllt werden, daß durch das Kapillarrohr 8 dex Schmelzbehälter 6 gerade vollkommen gefüllt wird. Aus der Schmelze 20 im Behälter 6 kann ein Stab 21 aufgezogen werden, indem die Stange 3 allmählich hochbewegt wird. Infolge des großen Volumens des Vorratsgefäßes 9 sinkt der Meniskus der Schmelze 22 im Vorratsgefäß, aus dem während des Aufziehens die Schmelze durch das Kapillarrohr dem Behälter 6 zugeführt wird, praktisch nicht herab, so daß das Schmelzvolumen im Behälter 6 praktisch konstant bleibt oder höchstens nur eine sehr langsame geringe Erniedrigung aufweist, aber ohne die unerwünschten Schwankungen.

Die Temperaturen im Vorratsgefäß 9, dm Kapillarrohr 8 und im Schmelzbehälter 6 sind durch die Öfen 11, 10 bzw. 7 unabhängig voneinander einstellbar.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung ist eine Abart der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, und entsprechende Teile sind durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das Vorratsgefäß 9 befindet sich in diesem Fall unterhalb des Schmelzbehälters 6, und das Kapilarrohr 8 erstreckt sich bis unterhalb des Vorratsgefäßes 9. Das Vorratsgefäß 9 steht durch ein Rohr 30 mit einer Gaszufuhrvorrichtung in Verbindung, wobei der Gasdruck im Vorratsgefäß 9 gleichzeitig geregelt werden kann. Das vertikale Rohr 1 ist auch mit einem Gasbehälter niedrigeren Drucks durch ein Rohr 31 verbunden. Das Rohr 1 und das Vorratsgefäß 9 stehen waiter mit einem Manometer 32 in Verbindung, durch den der Druckunterschied zwischen den Atmosphären im Rohr 1 und im Vorratsgefäß 9 kontrolliert werden kann. Dieser Druckunterschied kann während des Aufziehens auf eanen solchen konstanten Wert eingestellt werden, daß ein konstanter Pegelunterschied zwischen der Schmelze 20 im Schmelzbehälter und der Schmelze 22 im Vorratsgefäß erhalten wird, wodurch während des Aufziehens eines Stabes 21 aus der Schmelze 20 das Schmelzvolumen letzterer durch Zufuhr von Schmelze aus dem Vorratsgefäß 9 praktisch konstant bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von zwei Ausführungsbeispklen des Verfahrens nach der Erfindung näher erläutert, bei dem die Vorrichtung nach Fi g. 1 benutzt wird.

Im ersten Ausführungsbeispiel wird die Herstellung eines Stabes beschrieben, der über einen Teil seiner Länge aus der peritektischen Verbindung von Thalliumsesquitellurid (Tl₂Te₃) besteht. ThalliumsesquiteUurid ist ein Halbleiter mit einer hohen Thermokraft. Das Phasendiagramm von Thallium und Tellur ist einem Artikel von A. Rabenau und Mitarbeitern: »Untersuchungen im System Tellur-Thallium«, veröffentlicht in »Zeitschrift für Metallkunde«, 51 (1960), Nr. 5, S. 295 bis 299, insbesondere S. 298, F i g. 7, entnehmbar.

Aus dem Phasendiagramm ergibt sich, daß festes Tl₀Te₃ sich nicht ohne weiteres aus einer Thalliumtellurschmelze mit 40 Atomprozent Thallium bildet, da sich festes TlTe zunächst abtrennt. Tl₂Te₃ kann wohl aus einer Schmelze abgeschieden werden, deren Zusammensetzung zwischen der eutektischen Zusammensetzung und der Zusammensetzung liegt, die bei einer Temperatur von 238° C mit festem Tl₂Te₃ und festem TlTe im Gleichgewicht sein kann.
Wenn aus einer solchen Schmelze ein Stab aufgezogen wird, besteht das aufgezogene Material aus festem Tl₂Te₃. Infolge des Unterschiedes in den Zusammensetzungen des auskristallisierten Materials und der Schmelze nimmt der Tellurgehalt in der zurückbleifoenden Schmelze jedoch allmählich zu, bis die eutektische Zusammensetzung erreicht ist, wobei sich nicht lediglich festes Tl₂Te₃, sondern auch ein Gemisch aus festem Tl₂Te₃ und festem Tellur abscheidet. Indem während des Aufziehens der Schmelze eine solche Menge Material aus Thallium und Tellur in annähernd dem Molekularverhältnis zugesetzt wird, daß das Schmelzvolumen praktisch konstant bleibt, kann auch die Zusammensetzung der Schmelze beibehalten werden, so daß während des Aufziehens lediglich festes Tl₂Te₃ am Stab anwächst. Es kann auch von einer Schmelze ausgegangen werden, deren Zusammensetzung der des Tl₂Te₃ entspricht, aus der ein Kristall aufgezogen wird, während ein Gemisch aus Thallium und Tellur im Veras hältnis 2:3 in solchen Mengen zugesetzt wird, daß das Schmelzvolumen praktisch konstant bleibt. Dabei wird zwar zunächst festes TlTe ausgeschieden, wodurch der Tellurgehalt der Schmelze allmählich zunimmt, bis eine Zusammensetzung der Schmelze erreicht wird, aus der festes Tl₂Te₃ abgeschieden wird.

Beispiel 1

In der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird das Vorratsgefäß 9 durch die Füllöffnung 12 mit 600 g eines Gemisches aus 40 Atomprozent Thallium und 60 Atomprozent Tellur gefüllt. Darauf wird die Füllöffnung 12 mit der am Rohr 13 befestigten Schliffdichtung geschlossen. Durch das Rohr 14 wird reiner Wasserstoff mit einer Durchströmungsgeschwindigkeit von 11/Sek. durch die Vorrichtung geführt, wobei der Hahn 18 geöffnet ist. Der Wasserstoff wird durch das Abfuhrrohr 15 abgeführt. Auf diese Weise wird die Atmosphäre im Vorratsgefäß und im Rohr 1 durch reinen Wasserstoff ersetzt. Darauf wird das Material im Vorratsgefäß durch den Ofen 11 erhitzt, so daß dieses Material schmilzt. Die Temperatur wird dabei auf etwa 320⁰C eingestellt. Darauf wird auch der Ofen 10 um das Kapillarrohr 8 auf die Temperatur von etwa 320° C eingestellt. Dann wird durch den Ofen der Behälter 6 auf etwa 300° C erhitzt. Das geschmolzene Material aus dem Vorratsgefäß 22 fließt durch das Kapillarrohr 8 nach dem Schmelzbehälter 6, bis der Meniskus der Schmelze in dem Behälter 6 auf gleicher Höhe wie im Vorratsgefäß 9 ist, wobei der Behälter nahezu vollständig mit Schmelze gefüllt ist. An dem Stabhalter 5 ist vorher ein stabförmiger Keim aus TlTe befestigt worden. Er wird in die Schmelze 20 getaucht und allmählich durch die Stange 3 aufgezogen, wobei der Ofen 7 stets derart geregelt wird, daß an dem Keim 23 Material anwächst, bis ein Stabdurchmesser von 7 mm erreicht wird, welcher Wert beibehalten wird. In dieser ersten Phase des Aufziehens wächst an dem Keim TlTe über eine Länge von etwa 2 cm an, wobei die Zusammensetzung der Schmelze sich allmählich ändert und stets reicher an Tellur wird. Da dauernd neue Schmelze

dem Vorratsbehälter 9 zufließt, bleibt das Schmelz- derart eingestellt, daß ein Stab am Keimkristall mit volumen im Schmelzbehälter 6 praktisch konstant. einem Durchmesser von 7 mm anwächst. Dabei Die Aufziehgeschwindigkeit beträgt 3 mm/St. Die wächst zunächst Material mit einem Antimontellurid-Temperatur der Schmelze 20 wird dabei allmählich gehalt von gut 60 Gewichtsprozent an. Dann wird die •bis unterhalb 240° C herabgesetzt. Bei dieser Tem- 5 Schmelze allmählich reicher an Wismuttellurid werperatur ist eine Schmelze aus Thallium und Tellur den, so daß auch die Zusammensetzung des auskriin einem Atomverhältnis von 2:3 nicht mehr stabil. stilisierenden Materials reicher an Wismuttellurid Die Zusammensetzung der Schmelze im Behälter 6 wird, bis das auskristallisierende Material etwa hat sich inzwischen allmählich derart geändert, daß 50 Gewichtsprozent, entsprechend etwa 56 Atomsie bei dieser Temperatur stabil ist. Nachdem etwa io prozent Antimontellurid enthält, worauf die Zusam-2 cm aufgezogen worden sind, hat sich die Zusam- mensetzung bei diesem Wert homogen wird. Die mensetzung dieser Schmelze derart geändert, daß Schmelze im Behälter 6 hat dann einen Antimonfestes Tl₂Te₃ am Stab anwächst. Da stets geschmol- telluridgehalt von etwa 37 Gewichtsprozent, entsprezenes Tl₂Te₃ zugeführt wird, wird die Zusammen- chend etwa 43 Atomprozent. Die Temperatur dieser setzung der Schmelze 20 praktisch nicht mehr ge- 15 Schmelze kann dabei allmählich auf etwa 600° C ändert. Nachdem der Stab 21 bis zu einer Länge erniedrigt sein, also eine Temperatur, bei der eine von etwa 8 cm angewachsen ist, wird er so schnell Schmelze gleicher Gewichtsteile der beiden Bestandaus der Schmelze herausgezogen, daß die Verbin- teile nicht stabil ist. Die Temperatur der Schmelze dung zwischen dem Stab und der Schmelze unter- im Kapillarrohr und im Vorratsgefäß bleibt jedoch brochen wird. Darauf werden die Öfen abgeschaltet, 2° 640° C, bei der sich kein fester Stoff abscheiden wobei die Schmelze im Vorratsgefäß, dem Kapillar- kann.

rohr und dem Schmelzbehälter erstarrt. Nach Ab- Nachdem der Stab bis zu einer Länge von etwa kühlung auf Zimmertemperatur wird der Stab 21 aus 8 cm angewachsen ist, wird die Verbindung zwischen dem Gerät entfernt. Nach dem Entfernen des zu- der Schmelze im Behälter 6 und dem Stab unterletzt erstarrten Teiles und der ersten 2 cm des Stabes 25 brachen, worauf abgekühlt und der Stab aus dem ergibt sich ein Stab, der vollkommen aus Halbleiter- ^R?^nr 1 entfernt wird. Der Stab besteht aus einem material der Formel Tl₂Te₃ besteht. Einkristall, der, abgesehen von dem Keim und an-

Im vorstehend beschriebenen Beispiel wird im Be- nähernd den ersten 2 cm, welche am Keim angehälter 6 von einer Schmelze ausgegangen, die aus wachsen sind, und weiter von dem erstarrten, beim Thallium und Tellur in einem Atomverhältnis von 30 Herausnehmen aus der Schmelze anhängenden Trop-2: 3 besteht. Es kann selbstverständlich auch direkt ^fen> praktisch homogen ist und aus 50 Gewichtsvon einer Zusammensetzung im Behälter 6 ausgegangen werden, aus der sofort festes Tl₂Te₃ abgeschieden wird. Dabei kann auch von einem aus
Tl₂Te₃ bestehenden Keim ausgegangen werden, z. B. 35
in Form eines Einkristalls. Diese Maßnahmen können im Anschluß an das dm vorstehenden Beispiel
beschriebene Verfahren vorgenommen werden. Zu
diesem Zeitpunkt ist im Behälter 6 Material der erforderlichen Zusammensetzung nämlich bereits vor- 4°
handen. Im Vorratsgefäß 9 kann das nach dem
Behälter 6 hingeströmte Material wieder ergänzt
werden.

An Hand des nachfolgenden Beispiels wird ein

Verfahren zur Herstellung eines Stabes beschrieben, der aus einem Mischkristall von Wismuttellurid

prozent Wismuttellurid und 50 Gewichtsprozent Antimontellurid besteht.

(Bi₂Te₃) und Antimontellurid (Sb₂Te₃) besteht. Solche Mischkristalle sind halbleitend und lassen sich in Peltier-Kühlvorrichtungen verwenden.

Beispiel II

In der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird das Vorratsgefäß 9 mit 600 g eines Gemisches aus gleichen Gewichtsteilen Antimontellurid (Sb₉Te₃) und Wismuttellurid (Bi₂Te₃) gefüllt. Ähnlich wie im Beispiel I wird Wasserstoff durch das Vorratsgefäß 9 und das Rohr 1 geführt, und mittels der Öfen 11, 10 und 7 wird das Gemisch geschmolzen und durch das Kapillarrohr 8 dem Schmelzbehälter 6 zugeführt. Die Temperatur im Vorratsgefäß 9 wird auf 640° C, ahnlieh wie im Kapillarrohr 8, aufrechterhalten. An dem Stabhalter 5 ist ein Keimkristall, z. B. aus Antimontellurid, befestigt. Indem die Stange 3 nach unten bewegt wird, wird das untere Ende des Keimkristalles in die im Behälter 6 vorhandene Schmelze getaucht und mit einer Geschwindigkeit von 4mm/Std. aufgezogen. Die Temperatur der Schmelze im Behälter 6 wird durch die Regelung der Erhitzung des Ofens 7

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Stabes aus einem homogenen, aus wenigstens zwei Komponenten bestehenden Material mit wenigstens über einen Teil seiner Länge praktisch konstanter Zusammensetzung durch Aufziehen aus einer in einem Behälter angeordneten, inkongruent erstarrenden, aus diesen Komponenten bestehenden Schmelze, wobei während des Ziehvorganges Schmelze mit der Zusammensetzung des Stabes von einem Vorratsgefäß dem Behälter durch ein Rohr zufließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze im Vorratsgefäß, im Rohr und im Behälter so erhitzt wird, daß die Schmelze im Vorratsgefäß und im Rohr einerseits und im Behälter andererseits eine solche Temperaturdifferenz aufweist, durch die eine Ausscheidung festen Stoffes aus der Schmelze im Vorratsgefäß und im Rohr vermieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch gleicher Druck über den beiden Schmelzen angewendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen der beiden Schmelzen unabhängig voneinander eingestellt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Schmelze im Behälter und die Zusammensetzung der Schmelze im Vorratsgefäß in bezug auf den Gehalt mindestens einer der Komponenten so eingestellt werden, daß sie sich um mindestens 5 Atom- oder Molprozent in bezug auf die Gesamtatomzahl bzw. Gesamtmolenzahl

der Komponenten in den betreffenden Schmelzen unterscheiden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Herstellung einer peritektischen Verbindung oder eines Mischkristalls, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Aufziehens im Behälter eine Schmelze vorhanden ist, deren Zusammensetzung die gleiche ist wie diejenige der Schmelze im Vorratsgefäß, und daß während einer ersten Periode des Aufziehens, in der sich die Zusammensetzung im Behälter allmählich ändert, die Temperatur der Schmelze im Behälter allmählich erniedrigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach der ersten Periode des Aufziehens das Volumen der Schmelze (20) im Behälter (6) verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Stabes aus einer Verbindung mit einer leicht verdampfbaren Komponente, dadurch gekenn- so zeichnet, daß die im Behälter vorhandene Schmelze wenigstens eine der anderen Komponenten der Verbindung im Überschuß enthält und daß in der Atmosphäre über der Schmelze im Behälter ein niedrigerer Dampfdruck des leicht verdampfbaren Bestandteils eingestellt ist als in der Atmosphäre über der Schmelze im Vorratsgefäß.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, bestehend aus einem Behälter für die Schmelze, aus der der Stab ausgezogen wird, aus einem engen Verbindungsrohr zum Zuführen der Schmelze aus einem Vorratsgefäß und aus Heizungen zum Erhitzen der Schmelze im Behälter im Verbindungsrohi und im Vorratsgefäß, dadurch gekennzeichnet daß die Heizungen der Schmelzen im Vorratsgefäß (6) und im Verbindungsrohr (8) einerseits und im Behälter (9) andererseits auf verschiedene Temperaturen einstellbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch 1 gekennzeichnet, daß die Heizungen für die. Schmelze im Behälter einerseits und für die: Schmelze im Vorratsgefäß und im Rohr andererseits unabhängig voneinander einstellbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 beil nebeneinander angeordnetem Behälter und Vorratsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume oberhalb der Schmelzen im Behälter und im Vorratsgefäß miteinander verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß (9) unter dem Behälter (6) angeordnet ist und daß im Raum über den Schmelzen ein solcher konstanter Druckunterschied einstellbar ist, daß ein konstanter Pegelunterschied zwischen der Schmelze (20) im Behälter (6) und der Schmelze (22) im Vorratsgefäß erhalten bleibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1101 775;
USA.-Patentschriften Nr. 2 892 739, 3 002 821;
Philips Technische Rundschau, 21 (1960), 7,
S. 185 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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