PT115438B

PT115438B - Método e aparelho para a produção de materiais texturados através de fusão de zona com laser (lfz) com aplicação de um campo magnético externo

Info

Publication number: PT115438B
Application number: PT115438A
Authority: PT
Inventors: Mendes Da Costa Florinda; Ângelo Martins Cardoso Miguel; Miguel Freitas Ferreira Nuno
Original assignee: Univ Aveiro
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2022-07-27
Also published as: PT115438A

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM APARELHO E A UM MÉTODO DE CRESCIMENTO DE MATERIAIS TEXTURADOS, CRISTALINOS OU AMORFOS, COM APLICAÇÃO DE UM CAMPO MAGNÉTICO EXTERNO À TÉCNICA DE FUSÃO DE ZONA COM LASER (LFZ- LASER FLOATING ZONE), COM O OBJETIVO DE SE OBTER UM MELHOR ALINHAMENTO DAS FASES/CRISTAIS E UMA TEXTURIZAÇÃO DOS MATERIAIS CRESCIDOS. O APARELHO PARA CRESCIMENTO DOS MATERIAIS COMPREENDE UM DISPOSITIVO GERADOR DE CAMPO MAGNÉTICO EXTERNO, QUE PODE SER UM OU MAIS ÍMANES (LA) E/OU BOBINE ALIMENTADA POR UMA FONTE ELÉTRICA EXTERNA. COMPREENDE AINDA UM LASER (10) E UM SISTEMA ÓTICO (2 , 11) , PARA FOCAGEM DO FEIXE LASER NA ZONA DE FUSÃO (5). A PRESENTE INVENÇÃO É ÚTIL PARA PRODUZIR MATERIAIS DE ELEVADO DESEMPENHO, DEVIDO À TEXTURA MELHORADA POR ESTE MÉTODO DE CRESCIMENTO, E QUE É DE INTERESSE NUMA SÉRIE DE INDÚSTRIAS, COMO POR EXEMPLO A ELETRÓNICA. DESTA FORMA, A PRESENTE INVENÇÃO ENCONTRA-SE NA ÁREA DOS PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE MATERIAIS.

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE MATERIAIS TEXTURADOS ATRAVÉS DE FUSÃO DE ZONA COM LASER (LFZ) COM APLICAÇÃO DE UM CAMPO MAGNÉTICO EXTERNO

DOMÍNIO TÉCNICO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a um aparelho e a um método de crescimento de materiais texturados, cristalinos ou amorfos, com aplicação de um campo magnético externo à técnica de fusão de zona com laser (LFZ). O campo magnético externo pode ser criado por eletroimanes, imanes ou outras formas de gerar um campo magnético, desde que o mesmo seja uniforme na zona de crescimento.

Desta forma, o aparelho para crescimento de materiais compreende um dispositivo capaz de gerar um campo magnético externo, um laser e um sistema ótico para focagem do feixe laser na zona de fusão.

A presente invenção encontra-se assim na área dos processos de produção de materiais, os quais são de interesse na indústria de semicondutores, fotovoltaicos, termoelétricos, supercondutores, ferroelêtricos, células de combustível entre outros.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Desde a suò descoberta em 1904 por A. Verneuíl, c crescimento d e c r ís taís t e m so f rid o me1hor a mentos s igni f i c a t i v o s . No processo original foram crescidos cristais utilizando uma chama como fonte de calor, atingindo temperaturas de fusão de cerca de 2000^0. Esta descoberta foi a base para o desenvolvimento do conhecido método de Czochralski, que constitui atualmente o método de crescimento de cristais mais utilizado.

Posteriormente, o sistema foi melhorado com a implementação de novas fontes de fusão, como bobines indutoras, fornos, lâmpadas e, ma is recentemente, lasers. 0 sistema laser tem que ter energia suficiente para fundir os materiais e manter a zona de fusão uniforme. Vários tipos de lasers já foram usados, nomeadamente NdziAG, COá e, mais recentemente lasers de diodos.

A introdução da tecnologia laser veio proporcionar a produção de materiais na forma de fibra e permite fundir materiais com elevado ponto de fusão que, através dos métodos convencionais, seria praticamente impossivel, Uma vez que não requer a utilização de cadinhos consegue-se obter fibras (amorfas, monofásicas ou polifásicas) com um elevauo grau de pureza, evitando contaminações e tensões mecânicas que podem surgir durante o processo de arref«cimento {solidificação) devido ao cadinho.

O método de LEZ tem vindo a desenvolver~se como um processo rápido e bastante útil para produzir materiais/fibras, que rodem, ser obtidos através da solidificação direcional de uma massa fundida através de um feixe laser incidente no material sistema de crescimento de fibras pelo método LFZ requer equipamentos que controlem e monitorizem o processo de crescimento, sendo possível proporcionar uma zona de fusão uniforme através da focagem radial do feixe laser e do movimento de rotação e translação dos percursores de alimentação e semente. Para que a zona de fusão seja uniforme durante todo o processo de crescimento é essencial que o laser se mantenha focado e que a sua potência seja estável.

processo de crescimento por LFZ é baseado na lei da conservação de massa, pelo que é necessário manter um volume constante na zona fundida, o que implica que a velocidade de alimentação e crescimento sejam constantes durante o processo. A razão entre a velocidade de deslocamento linear dos dois percursores, alimentação e semente, vai determinar o diâmetro da fibra crescida.

A velocidade de crescimento e a condutividade térmica do material controlam o gradiente de temperatura na interface de cristalização. Se o gradiente térmico for elevado, devido á baixa condutividade térmica, o material é arrefecido rapidamente, o que pode provocar o desenvolvimento de uma elevada tensão térmica.

No processo de LFZ a massa fundida é ajustada à composição necessária para produzir condições para um crescimento estável. Materiais com condutividade térmica elevada tendem a criar tensões internas e tornarem-se ma is difíceis de crescer do que materiais com baixa condutividade térmica.

Em alguns casos, um crescimento rápido pode ser vantajoso devido ao reduzido tempo em que O material se encontra na zona de fusão, minimizando o processo de vaporização. Contudo, na maioria dos casos, velocidades de crescimento lentas levam a criação de materiais com melhor cris t ali n i da de.

Os parâmetros principais durante o crescimento são: as caracteristicas dos percursores (semente e barra de alimentação), a taxa de crescimento, a atmosfera e pressão no interior da câmara de crescimento, o gradiente de temperatura, a temperatura da zona de fusão e a taxa de rotação. 0 efeito destes parâmetros é ainda mais acentuado no crescimento de materiais que apresentam elevada densidade., baixa tensão superficial ou ura diagrama de fases complexo. Este método já foi utilizado para estudar transiormações de. fase, fenómenos de difusão e caminhos de cristalização de diferentes sistemas.

Os materiais preparados por LEE podem apresentar ura alinhamento preferencial de fases cristalinas/amorfas devido ao forte gradiente térmico na interface de solidificação. Outra vantagem do método LFZ é a elevada temperatura que se consegue atingir devido ao sistema de focagem do feixe laser. Esta técnica permite, ainda, a formação de fases metastáveis de alta temperatura e a cristalização de fases incongruentes devido aos elevados gradientes térmicos gerados na interface de cristalização, que pode atingir valores de 1.000 a 10.000^QC/cra.

Ao equipamento de LFZ pode ser acoplado um sistema que permite aplicar corrente elétrica durante o processo de crescimento, o qual é denominado por EALrZ (Electrically hssisted Laser Floating 2one). Esta nova técnica foi desenvolvida para o crescimento de materiais supercondutores cerâmicos permitindo um aumento .acentuado no alinhamento dos cristais. Como consequência os materiais produzidos por EftLFZ são capazes de transportar elevadas densidade de corrente elétrica. Mais recentemente, esta técnica foi aplicada em materiais termoelétricos, resultando num melhor fator de potência. Nestes trabalhos, a intensidade e a polarização da corrente demonstraram ter influência muito significativa na natureza das fases, morfologia e alinhamento de grão.

Não obstante a aplicação de um campo elétrico externo ao método LFZ permitir obter materiais supercondutores e termoelétricos de elevado desempenho, a aplicação do método de EALFZ apresenta limitações, particularmente no que concerne à exigência, dos materiais a crescer terem de ser condutores elétricos à temperatura ambiente.

No que concerne à aplicação de campos magnéticos ao crescimento de materiais, este já existe há cerca de 50 anos. Por exemplo, em 1966 Chedzey et al. [H· ã. Chedzey, D. T. J. Burle, Avoidance of Growth-striae in Semiconduator and Metal Crystals grown by Zone-melting Techniques, Nature, vol. 210 (1966), p. $33) e Utech et al. [Η. P. Utech, M. C. Flemings, Eliniination of Solute Banding in Indiuni Antimoníde Crystals by Growth in a Magnetic Field, J. Appl. Phya., vol. 37 (1966), p. 2021] utilizaram no crescimento de antimonieto de indio dopado com telúrio (InSbiTe) um campo magnético transversal e vertical, respetivamente, para eliminar estrias provenientes do crescimento.

Poucos anos depois, Mtt et ai . (A. F. Wítt, C. J. fierman, H. C. Gat&s, Gaeehralskd-Typa Crystal Gyowth in Trannverse Magnetic EÍGlds_f J. Mat. Sei., vol. f (1970), ρ. 822] aplicaram um campo magnético ao processe dè Cnochralski, cem e mesmo objetivo de Chedzey e Utech.

A aplicação de ura campo magnético externe no precessd de Csochralski de modo a controlar os efeitos de convecção foi realizado por {T. Sasali, Y. Keguohi, Magnetèc-fleld appiied czcchxalski crystal growth systeei, EP 084302821, 1998.]. Atualmente, a aplicação de um campo magnético no método de Czochralski encontra-se integrada no próprio sistema de crescimento de monocristais de silício, para ti indústria eletrónica. Os campos magnéticos assim aplicados influenciam todo o material fundido, afetando por isso a estequiometriã do material obtido no caso de materiais com vários óxidos.

David Bliss ÍSyntbesis and Crystal Growth in the US. Book of Abstnaets of AACG Conferen.ee, 2017, Santa Pé, American Ass&oiati&n Groíatb Crys tais) di vulga vár ios métodos e equipamentos para produção e crescimento de cristais nos EUA. De entre estes, encontram-se indicados métodos convencionais, como o método de Czoenralski, e métodos não convencionais, como o método de fusão de zona. A aplicação de um campo magnético, ao crescimento de cristais, é igualmente descrita, mas essa aplicação é feita de forma inerente ao processo, i.e. o campo magnético não é externo, e apenas serve o propósito de manter a estabilidade do cristal. Estes materiais necessitam de condições especiais (pressão; para serem crescidos. Contudo, este método é descrito para crescimentos realizados cora elevadas pressões e aplicação de elevados campos magnéticos externos.

O artigo de Ammon et al. {Aminon, W. ; Gelfagt, Yu; Gorbimov, L.; Muhlbaner_f Ã; Muiznieks_f A./ Makarov, Y. ; Virhulis, J, ; Míiller_f G. (20-05) Ãpplicatiori of magnetíc fields in industrial growth of Silicon single crystals. Conference of Fundamental and Applied MHD, 15^^h RIGA and PAMIR, 27 Jun. - 1 Jvl. 2005, Rigas Jurmala, Latvia) divulga a aplicação de diferentes tipos de campos magnéticos na produção de monocristais, mas aplicados ao método de Czochralski, em substituição, do método de fusão de zona, de forma a evitar flutuações na temperatura de processo. É também divulgada a aplicação de campos magnéticos dinâmicos para se obter uma melhor estabilização da temperatura do processo, com a vantagem adicional de ser necessário a aplicação de um campo de força mais reduzida, tais como campo magnético rotacional, alternado e pulsado. Este documento divulga ainda a aplicação de campos magnéticos dinâmicos ao método de fusão de zona, produzidos por indução de uma bobine de alta frequência, i.e. aplicação de campos eletromagnéticos na zona de fusão. Contudo, este sistema foi idealizado para o crescimento de silício, o.u seja, materiais não óxidos.

A presente invenção visa resolver os problemas do estado da técnica acima descrita, propondo a aplicação de um campo magnético externo e uniforme ao sistema de fusão de zona com laser em condições atmosféricas e ainda cora elevadas ou baixas pressões, de modo a permitir promover a orientação preferencial das fases amorfas/cristalinas na fibra. Desta forma, será possível obter materiais com alinhamento e texturização intensificados de modo a melhorar o seu desempenho.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a um. aparelho e a um método de crescimento de materiais texturados, cristalinos ou amortos, com aplicação de um campo magnético externo á técnica de fusão de zona com laser ÍLFZ}, com o objetivo de se obter um melhor .alinhamento e texturízaçâo dçs ma t e riais/fi b ra s.

besta forma, a presente invenção descreve um método, para produção de materiais, o qual compreende a aplicação de um campo magnético externo e uniforme à tecnologia LFZ, de acordo com a reivindicação 1

A aplicação de um campo magnético externe a tecnologia LFZ pode ser conseguida através do uso de imanes permanentes, eletroimanesç bobines ou outro sistema externo, desde que permita a sua inclusão na câmara de crescimento e se obtenha ura campo magnético uniforrae na zona fundida da fibra.

Gs materiais assim obtidos apresentam um aumento da sua textura e/ou um melhor alinhamento das fases, podendo este alinhamento ser produzido no sentido do crescimento ou em oposição ao crescimento, dependendo da direção das linhas do campo magnético.

Para além disso, ê ainda possível aumentar a força do campo magnético gerado, quer pelo aumento do numero de imanes utilizados, quer pelo tipo de iman aplicado, quer ainda pelas caracteristicas da bobine utilizada, o que torna o processo flexível no que respeita à força magnética necessária para a orientação das fases durante o oresoimento.

Desta forma, a presente invenção é particularmente útil na produção de materiais texturados, cristalinos ou amorfos, obtidos por solidificação a partir de materiais fundidos a altas temperaturas. Este método, não só permite um melhor alinhamento e texturização dos materiais, como poderá igualmente definir o tipo de alinhamento, a morfologia e dimensão das regiões das fases (cristalinas ou não) . Desta forma, contribuiu para melhorar as propriedades físicas dos materiais crescidos, noraeadamente as características óticas, elétricas, magnéticas e/ou mecânicas.

Assim, noutro aspeto, a presente invenção refere-se a um método de produção de materiais texturados de acordo com a rei v ind icaça o 7.

Em particular, a. presente invenção:

- Permite obter materiais com diferentes orientações, pela manipulação da intensidade e orientação do camp.o magnético externo face à direção de crescimento;

- Permite obter materiais com diferentes tamanhos de grão através da modelação da intensidade do campo magnético externo aplicado ao crescimento desses materiais;

- Permite a aplicação de um campo magnético externo, durante o crescimento de material cristalino ou amorfo, a obter por ação de LFZ;

- Permite aplicação de ura campo magnético num sistema de fusão de zona por laser em atmosfera controlada, através de aplicação de gases redutores, oxidantes e inertes (tais corno ãrgon, azoto, hidrogénio, oxigénio, ar comprimido, entre outroa e suas misturas) ou et vazio.

Os materiais assim obtidos poderão melhorar o seu desempenho, podendo ser aplicáveis em indústrias de elevada exigência, tais como na indústria de semieonductores, de fotovolta1eos, de materiais termoelétricos, d.e súper condutores, ferro-elétricos, células de combustível, entre outros.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1. Exemplo de uma forma de realização do aparelho da invenção em que o campo magnético é aplicado à zona de fusão, através da implementação de um íman, durante o processo de crescimento por LFZ .

Figura 2. Exemplo de outra forma de realização do aparelho desta invenção em que o campo magnético é aplicado, à zona de fusão, através da implementação de dois ou mais imanes, durante ct crescimento por LEI, de forma a aumentar a f o r ça/1nt e n s i da d e d o c a mpo mag n é t i c o a p1i ca do.

Figura 3. Exemplo de outra forma de realização do aparelho da invenção em que o campo magnético é aplicado, ã zona de fusão, através da implementação de uma bobine, durante o crescimento por LF

Figura 4. Exemplo de outra forma de realização do aparelho da invenção em que o campo magnético é aplicado, a zona de fusão, através da combinação de Imanes e bobine, durante o crescimento por LFZ.

São usados os seguintes números de referência para definição dos elementos do aparelho para crescimento de materiais da presente invenção.:

1. Gerador de campo magnético externo em que 1Ά representa um ou mais imanes e 1B representa uma bobine;

2. Espelho parabólico;

3. Eixos para movimento de rotação e/ou de translação da barra de alimentação (4) e da fibra crescida (6);

4. Barra de alimentação;

5. Zona de fusão;

6. Fibra crescida;

7. Percursor de crescimento;

8. Suporte do espelho parabólico;

9. Base ajustável de suporte ao(s) iman(s) utilizado(s), e bobine, quando presentes;

10. Fonte laser;

11. Sistema de espelhos (espelho expansor e espelho plano, que permite alterar a forma do feixe para uma coroa circular e direcioná-lo para o espelho parabólico 2);

12. Câmara de crescimento, contendo todos os itens anteriores à exceção do item 10;

13. Fonte de corrente para alimentar a bobine 1B.

Figura 5. Representa a comparação produzida na orientação das fases de crescimento de um sistema alumino silicato de magnésio dopado com 15% de Fe, em que:

A. Representa esse crescimento com aplicação de um campo magnético, e

B. Representa esse crescimento sem. aplicação de um campo ma cinético.

c-omparativamente âo crescimento de um sistema aiwino silicato de magnésio dopado com 15% de Fe sem aplicação de campo magnético ÍBI . Como consequência desse aiíndameilto obteve-se um açWnito cíe aprQnimadar:Wn^ 20% no momento magnético, xelativamente à amostra sem campo magnéticç (B) .

Figura 6. Representa a comparação produzida na intensidade e orientação das fases de crescimento de um. sistema alumino silicato de magnésio dopado com 15% de Fe, em que:

Ά. Representa esse crescimento com aplicação de um campo magnético, e

B. Representa esse crescimento sem aplicação de um campo magnético.

Assim, é possível observar-se que a aplicação do campo magnético (A) no crescimento de ura sistema alumino silicato de magnésio dopado com 15 % de Fe permitiu aumentar a sua condutividade do sistema era cerca de 2 0%, devido ao alinhamento das fases condutoras ao longo da amostra, comparativamente ao observado no sistema sem aplicação do campo magnético (B) .

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

Para esse efeito, a presente invenção descreve um aparelho ou equipamento, desenvolvido para promover o crescimento de materiais, que compreende um dispositivo gerador da um campo magnético (1), um laser de C02 ou NdtYAG (10) e um sistes» de espelhos (2 e 11) para focagem do feixe laser na zona de

Campo magnético iraar bobine

A presente invenção permite ainda a combinação entre imanes e bobines, o que dá flexibilidade para ter uma variação do campo magnético com ura offset na região da fusão da amostra.

imanes são objetos que produzem campos magnéticos, podendo ser naturais ou artificiais e permanentes ou temporários. Um. iman permanente é feito de materiais ferromagnéticos, como por ex.emplo o ferro e o níquel, ferrites, NdFeB, samário e aInibo (ligas de ferro, contendo alumínio, níquel e cobalto), entre outros, os quais foram magnetizados e mantêm as suas propriedades magnéticas de forma permanente.

Um eletroíman é um iman que se baseia em campos magnéticos gerados por cargas em movimento, composto por bobines. Ά bobine é essencialmente composta por espiras de um fio magnético, geralmente de cobre, enroladas em forma de mola sobre um núcleo, cerâmico ou metálico. As espiras do fio magnético são eletricamente isoladas umas das outras (por exemplo através da aplicação de uma ou mais camadas de verniz).

Assim, na presente invenção para além do campo magnético externo poder ter força regulável, de acordo com o acima descrito, pode ainda ter os polos magnéticos com diferentes orientações, relativamente ao sentido de crescimento da fibra. Esta orientação pode ser selecionada em função do tipo de material a ser obtido. Para além disso, é essencial que o campo magnético gerado seja uniforme. Esta característica é assegurada p.elo suporte/guia das fibras que, sendo um material ferroso, serve de entre núcleo, mantendo as linhas do campo magnético uniforme ao longo do seu eixo até à zona de fusão.

Assim, numa forma de realização da presente invenção, a fonte geradora de campo magnético externo (1) compreende pelo menos um íman permanente (IA na Fig.l), ou preferencialmente ma is imanes permanentes (IA na Fig.2), preferencialmente de NdFeE ou de ferrite ou de samário ou de alnico, entre outros capazes de gerar um campo magnético forte com forças superiores a 5N individualmente ou em combinação.

Noutra formei de realização da invenção, a fonte geradora de campo magnético externo (1) compreende pelo menos uma bobine (1B na Fig.3). Nesta forma, o aparelho da presente invenção compreende ainda uma fonte de alimentação (13 na Fig. 3) DC (corrente continua) ou AC (corrente alternada) para fornecer energia à bobine ou eletroimanes (1B) que alimentados por essa fonte elétrica são capazes de gerar um campo magnético forte com forças superiores a 5N individualmente ou em combin ação c om íman es.

Numa forma de realização preferencial da presente invenção, a fonte do campo magnético (1) localiza-se na parte inferior da zona fundida de modo a não interferir com o percurso ótico do feixe até à zona de fusão do material.

Laser

A fonte ou sistema laser (10) do aparelho da presente invenção tem a função de ser a fonte de calor que proporciona a energia suficiente para atingir a temperatura de fusão dos materiais precursores (5), e sem a necessidade de se recorrer ao uso de cadinhos. Fontes de laser adequadas, no âmbito da presente invenção, são por exemplo lasers baseados em YAG (Yttrium aluminium garnét/granada de itrio e alumínio) , como por exemplo, Nd;YAG (YAG dopado com neodimio), e lasers gasosos baseados em CO2.

Na presente invenção, o sistema laser é composto por um elemento de arrefecimento, uma fonte laser, de acordo oom o acima descrito, e por um sistema de espelhos sendo o último parabólico (2), os quais permitem alterar a forma do feixe laser de um spot para uma forma de coroa circular, e por fim focar o feixe no topo do material a fundir (5) .

Para além dos elementos acima descritos, o aparelho da invenção compreende ainda uma câmara de crescimento, na qual se localizam todos os componentes óticos para alteração da forma do feixe, os suportes dos percursores e os imanes e/ou bobines.

Com esta invenção pretende-se intensificar o alinhamento das fases (cristalinas e/ou amorfas) presentes na amostra, devido às linhas do campo magnético na região de solidificação do material.

A presente invenção permite que este método seja aplicado ao crescimento de materiais óxidos, a pressões acima e abaixo da pressão atmosférica, bem como a vidros-cerâmicos dopados com metais de transição e/ou terras raras, entre outros.

Adícionalmente, este método apresenta ainda a particularidade de permitir que seja aplicado em diferentes atmosferas, nomeadamehte· ambientes redutores ou oxidantes, sem que a aplicação, do campo magnético seja afetada pelas condições de crescimento.

O método de produção cie materiais texturizados, cristalinos ou amorfos, da presente invenção compreende a aplicação de ura campo magnético externo e uniforme à técnica de fusão de zona com laser (LFZ) e compreende os seguintes passos:

a) . colocação e alinhamento dos percursores de alimentação e de semente;

b) colocação do gerador de campo magnético externo, que compreende um ou vários imanes e/ou bobine;

c) iniciar a rotação dos percursores em sentidos contrários de forma a uniformizar a zona fundida;

d) . fazer incidir o feixe laser na barra d.e alimentação, e aumentar a potência do laser até fundir o topo da barra;

e) juntar o topo das duas barras de forma a ter uma região f u n d i d a u ni forme;

f) iniciar o crescimento da fibra, definindo as velocidades de alimentação e de crescimento, estando esta última velocidade compreendida no intervalo de 0.1-1000 mm/h, em que:

os percursores do passo (a) serem materiais que absorvem a radiação no comprimento de onda do laser utilizado, preferencialmente Nd:YAG = 1.064 nm ou CO2 = 10.600 nm;

o gerador de campo magnético externo compreender um ou vários imanes e/ou bobine.

Numa forma de realização preferencial da invenção, o método, de produção de materiais texturizados é realizado nume atmosfera controlada, tais como na presença de gases oxidarrte-s, redutores ou inertes ou até mesmo sob vácuo,

Q método aqui proposto apresenta adicionalmente, ao método convencional, o passo de ativação./colocação do campo magnético externo antes de iniciar o processo de crescimento. Este campo magnético externo vai influenciar a solidificação do material fundido, de modo a manipular o alinhamento das fases (cristalinas e/ou amorfas) da fibra, devido ao campo magnético externo aplicado.

EXEMPLOS

Exemplo 1:

Exemplo 2;

tc

Claims

1. Um aparelho para produção de materiais cristalinos texturizados, através de fusão de zona com laser (LFZ) caracterizado por compreender um dispositivo gerador de campo magnético externo (1), uma fonte laser de C02 ou Nd:YAG (10) e pelo menos um sistema ótico (2) para focagem do feixe laser na zona de fusão (5), em que o dispositivo (1) é capaz de gerar um campo magnético uniforme na zona de fusão.

2. Um aparelho, caracterizado magnético (1) permanentes.

de acordo com a por o dispositivo compreender um ou reivindicação 1, gerador de campo mais imanes (IA)

3. Um aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo gerador de campo magnético externo (1) compreender uma bobine (1B) geradora de campo magnético.

4. Um aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo gerador de campo magnético externo (1) compreender imanes (1A) e bobine (1B) para gerar o campo magnético.

5. Um aparelho, de acordo com a reivindicação 1 a 4, caracterizado por o dispositivo gerador de campo magnético externo (1) compreender imanes (1A) de NdFeB ou de ferrite ou de samário ou de alnico, entre outros, capazes de gerar um campo magnético com forças superiores a 5N individualmente ou em combinação.

6. Um aparelho, de acordo com a reivindicação 1 a 5, caracterizado por o dispositivo gerador de campo magnético externo (1) compreender eletroímanes (1B) que alimentados por uma fonte elétrica dc ou ac geram um campo magnético com forças superiores a 5 N individualmente ou em combinação com imanes.

7. Um método de produção de materiais cristalinos texturizádos, que compreende os seguintes passos:

a) colocação e alinhamento dos percursores de alimentação e de semente, sendo os percursores materiais que absorvem a radiação no comprimento de onda do laser utilizado, preferencialmente Nd:YAG = 1.064 nm ou CO2 = 10.600 nm;

b) colocação do gerador de campo magnético externo (1), que compreende um ou vários imanes e/ou bobine;

d) fazer incidir o feixe laser (10) na barra de alimentação, e aumentar a potência do laser até fundir o topo da barra;

e) juntar o topo das duas barras de forma a ter uma região fundida uniforme;

f) iniciar o crescimento da fibra, definindo as velocidades de alimentação e de crescimento, estando esta última velocidade compreendida no intervalo de 0.1-1000 mm/h .

8. Um método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser realizado em condições atmosféricas.

9. Um método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser realizado numa atmosfera controlada, tais como gases oxidantes, redutores ou inertes ou até mesmo vácuo.