DE1875533U - Vorrichtung zur herstellung von einkristallen aus der schmelze. - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen aus der Schmelze

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung Ton Einkristallen aus der Schmelze, die ein gasdicht abgeschlos-. senes rohrförmiges Gefäß zur Aufnahme der Schmelze, eine das Gefäß umgebende Induktionsspule für die Schmelze und eine elektrische Heizvorrichtung für den aus der Induktionsspule herausragenden Teil der Gefäßwand, sowie eine innerhalb des Gefäßes angeordnete Befestigungsvorrichtung für einen auf die Schmelzenoberfläche aufsetzbaren Keimkristall enthält und eine durch die Gefäßwand auf die Befestigungsvorrichtting magnetisch einwirkende Verschiebeeinrichtung zum Einstellen eines Keimkristalls aufweist.

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Robert Bosch GmbH, Stuttgart 30. Mai 1963

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung Ton Einkristallen aus intermetallischen Verbindungen mit mindestens einer leicht verdampfbaren Komponente, die einen über ihre gesamte Länge konstanten Querschnitt haben und nach dem Zerschneiden in dünne Scheiben ohne weitere mechanische Bearbeitung zur Herstellung Ton leistungsdioden verwendet werden können, zu entwickeln. Hierdurch soll die Möglichkeit eröffnet werden, --Bearbeitungsgänge einzusparen und den entstehenden Werkstoffabfall klein zu halten.

Die Aufgabe läßt sich bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß lösen, wenn nach dem Aufsetzen des Keimkristalles auf die Schmelzenoberfläche die Befestigungsvorrichtung, samt dem Keimkristall in einer räumlich zum Gefäß unveränderten Lage gehalten wird und die Induktionsspule nach unten abziehbar ist

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind nachstehend anhand von drei verschiedenen Torrichtungen näher beschrieben und erläutert.

Die in S¹Ig. 1 im Schnitt dargestellte Vorrichtung dient zum Züchten von GaAs- und InAs-Kristallen. Ein gasdicht abgeschlossenes zylindrisches Quarzglasgefäß 10 enthält einen ebenfalls zylindrischen, doppelwand!gen Graphittiegel 11 zur Aufnahme der Schmelze 12 und eine Befestigungsvorrichtung 13 für einen Keimkristall 14· Mit ist eine auf die Befestigungsvorrichtung 13 magnetisch einwirkende Verschiebeeinrichtung zum Einstellen des Keimkristalls 14 angedeutet. Der Graphittiegel 11 weist bei 16 eine Druckausgleichsbohrung auf, durch die ein Teil der Schmelze in einen darunter liegenden Ausgleichsraum 17 entweichen kann, wenn sich das Tiegelmaterial aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen stärker zusammenzieht als der Kristallwerkstoff. Zum Aufheizen der Schmelze dient eine das Quarzglasgefäß 10 umgebende Induktionsspule 18. Die von ihr nicht umfaßten Teile der

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Anordnung, also insbesondere der obere Teil des Gefäßes 10 und die Befestigungsvorrichtung 13, werden von einer elektrischen 7fiderstandsheizwendel 19 umgeben, mit welcher die bezeichneten Teile auf eine Temperatur von mindestens 64Ο⁰ aufgeheizt werden, bei der sich das in der Schmelze als flüchtige Komponente enthaltene Arsen nicht mehr niederschlagen (sublimieren) kann. Die Induktionsspule 18 und Heizwendel 19 sind relativ zum Quarzglasgefäß 10 beweglich. SobaLd das GaAs unter der Wirkung eines von der Induktionsspule 18 erzeugten Hochfrequenzfeldes erschmolzen, und der Keil kristall 14 auf die Schmelze 12 aufgesetzt und an sie angeschmolzen ist, wird die Induktionsspule 18 samt der Heizwendel 19 nach unten wegbewegt. Wählt man hierfür eine Geschwindigkeit, die kleiner oder höchstens gleich der Kristallisationsgeschwindigkeit des Kristallwerkstoffes ist, so erstarrt die Schmelze einkristallin von oben nach unten in der durch den Keimkristall vorgegebenen Orientierung. Der fertige Einkristall nimmt dabei den durch den Graphittiegel 11 vorgegebenen Raum vollständig ein.

In 3?ig. 2 und 3 sind Torrichtungen zur Herstellung von Einkristalle! dargestellt, bei denen die Verwendung eines Graphittiegels für die Aufnahme der Schmelze vermieden wird. Hier dient das Quarzglasgefäß 20 bzw. 30 direkt zur Aufnahme der Schmelze. Bei der InP-Kristallzuchtvorrichtung nach Pig. 2 muß ebenso wie im !Falle der Vorrichtung nach ü?ig. 1 eine !Druckausgleichsbohrung 16 und ein Ausgleichsraum 17 vorgesehen werden,

Im Gegensatz zu Ga- und In-ICristallen besitzen PbSe-Kristalle einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als Quarzglas. Der für diese Kristalle benutzte Quarzglastiegel 30 in !ig. 3 bedarf also keiner Druckausgleichsbohrungen. Im übrigen gilt für die Vorrichtungen nach Pig. 2 und 3 das bei der Beschreibung des. ersten Ausführungsbeispiels Gesagte. Auch bei diesen

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Vorrichtungen entstehen Kristalle zylindriisciier Form mit über ihre Länge gleichbleibendem Durchmesser, die-"nach dem 2ersEgen in dünn© Scheiben ohne grossen Abfall weiterverarbeitet werden

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Claims (5)

B 48 336/12C Gm Ke/Ep R.-Nr. 7749 Robert Bosch GmbH, Stuttgart 30. Mai 1963 Heue Ansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen aus der Schmelze, die ein gasdicht abgeschlossenes rohrförmiges Gefäß zur Aufnahme der Schmelze, eine das Gefäß umgebende Induktionsspule für die Schmelze und eine elektrische Heizvorrichtung für den aus der Induktionsspule herausra,genden Teil der Gefäßwand sowie eine innerhalb des Gefäßes angeordnete Befestigungsvorrichtung für einen auf die Schmelzenoberfläche aufsetzbaren Keimkristall enthält, und eine durch die Gefäßwand hindurch auf die Befestigungsvorrichtung magnetisch einwirkende Verschiebeeinrichtung zum Einstellen eines Keimkristalls aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufsetzen des Keimkristalles (14) auf die Schmelzenoberfläche die Befestigungsvorrichtung (13) samt dem Keimkristall in einer räumlich zum Gefäß (lO, 20, 30) unveränderten Lage gehalten ?d.rd und die Induktionsspule (18) nach tint en abziehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschlossene Gefäß aus Glas besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschlossene Gefäß aus Quarzglas besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Gefäßes ein Ausgleichsraum (17) und zwischen diesem und dem darüberliegenden Aufnahmeraum für die Schmelze ein Zvri-schenboden vorgesehen ist, der im Querschnitt eine Bohrung (16) enthält, über welche die beiden Räume miteinander in Verbindung stehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des abgeschlossenen Gefäßes ein einfacher oder doppelwandiger Tiegel (U) zur Aufnahme des Schmelzgutes enthalten ist