Die gute Zucht
Bessere Kristalle durch Magnetfelder
Handys, Laser, Leuchtdioden – sie alle funktionieren nur, weil in ihnen Halbleiterbauelemente stecken, die auf hochregelmäßigen Halbleiterkristallen wie Silizium oder Galliumarsenid basieren. Solche Kristalle werden in der Industrie in großem Maßstab in aufwändigen Verfahren „gezüchtet“. Im Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ) konnten Forscher diese Züchtungsverfahren jetzt um einen entscheidenden Schritt verbessern. Sie nutzten in industriemäßigen Anlagen wandernde Magnetfelder, um in der Schmelze die Strömungsintensität zu verringern. Wie in jedem Kochtopf so entstehen auch in einer Schmelze Strömungen auf Grund der unterschiedlichen Wärmeverteilung. Bewegliche Magnetfelder können diesen Strömungskräften entgegenwirken, die Schmelze kann gleichmäßiger kristallisieren.
Die Forscher um Prof. Peter Rudolph setzten dieses eigentlich nicht neue Prinzip im Rahmen des Projektes KristMAG in den vergangenen drei Jahren erfolgreich in die Tat um. Im Vergleich zu anderen Kristallzüchtern hatten sie aber die entscheidende Verbesserungsidee: Sie ordneten die Magnetfeldgeneratoren nicht mehr außen um die Schmelzöfen an, sondern entwickelten Heizspulen, mit denen sich gleichzeitig Magnetfelder erzeugen lassen. „Da das Magnetfeld unmittelbar in den Schmelztiegel eingekoppelt wird, brauchen wir nur noch relativ geringe Feldstärken. Äußere Magnetfelder müssten sehr stark sein, um bis nach innen zu dringen und würden die Kosten für eine Züchtungsanlage etwa verdoppeln“, sagt Rudolph. Ein im Rahmen des Projektes durch Industriepartner entwickeltes ausgefeiltes Leistungs- und Steuerungssystem erlaubt es, dass die Heizer über Gleichstrom Wärme erzeugen, ein darüber gelagerter Wechselstrom erzeugt die wandernden Magnetfelder.
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Kontakt:
Prof. Dr. Peter Rudolph
Email: rudolph(at)ikz-berlin.de
Tel. : +49-(0)30-6392 3034