Bornitridlösungen für die Einkristallzüchtung (Czochralski-Verfahren)

Bei der Hochtemperaturkristallzüchtung - insbesondere nach dem Czochralski-Verfahren - beginnen Präzision und Leistung mit dem verwendeten Material. Die heißgepressten Bornitrid-(hBN)-Keramiken von Kennametal bieten eine hervorragende Temperaturbeständigkeit und elektrische Isolation und erlauben schnellere Temperaturänderungen und überlegene Leistungen über die gesamte Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Werkstoffen auf Oxidbasis.

Was ist die Czochralski-Methode?

Die Czochralski-Methode ist ein weit verbreitetes Verfahren für die Züchtung großer, hochreiner Einkristalle, die in der Halbleiter-, Solar- und Optikindustrie unverzichtbar sind. Diese Technik wurde 1916 von dem polnischen Wissenschaftler Jan Czochralski entwickelt und erlaubt eine präzise Kontrolle der Kristallstruktur und -reinheit. Das macht sie in der Branche zum Standard bei der Herstellung von Silizium-Einkristall-Wafern.

Wie das Czochralski-Verfahren funktioniert?

In einem Czochralski-Ofen werden hochreine Ausgangsstoffe wie Silizium in einem Tiegel bei Temperaturen über 1400 °C geschmolzen. Ein kleiner, ausgerichteter Impfkristall wird in die Schmelze getaucht und langsam unter Rotation aufwärts gezogen. Durch diese kontrollierte Bewegung kann die Schmelze auf dem Impfkristall kristallisieren. Dabei bildet sie einen zylindrischen Einkristall, der als Boule oder Barren bezeichnet wird. Auch der Tiegel kann sich drehen, und zwar in die entgegengesetzte Richtung. Damit kann die Wärmeverteilung optimiert werden.

Anwendungen für die Czochralski-Methode

Die Czochralski-Methode ist die gebräuchlichste Technik zur Herstellung von Siliziumeinkristallen, die als Grundlage für integrierte Schaltkreise, Smartphones und Solarzellen dienen. Das Verfahren wird auch für die Züchtung synthetischer Edelsteine,  Saphire und optischer Kristalle  für Hochleistungsanwendungen verwendet.

Warum Sie sich bei der Kristallzüchtung für hBN von Kennametal entscheiden sollten?

Bei Kristallzuchtsystemen, die unter Vakuum oder Inertgasatmosphäre über 1500 °C arbeiten, bieten die Bornitridprodukte von Kennametal einen entscheidenden Vorteil hinsichtlich Zuverlässigkeit und Produktivität:

• Stabil bei extremen Temperaturen - Unsere hBN-Sorten arbeiten bei Temperaturen über 1500 °C unter Vakuum/Inertgasatmosphäre, wo Al₂O₃ und SiO₂ beginnen sich zu zersetzen oder zu reagieren.
• hBN ist ein hervorragender elektrischer Isolator. Die Durchschlagsfestigkeit von hBN ist viel besser als die von Aluminiumoxid.
• Kürzere Taktzeiten - hBN erlaubt schnelles Erhitzen und Abkühlen. Damit können Sie Ihre Produktionszyklen abkürzen, ohne Qualitätseinbußen zu riskieren.
• Längere Standzeit - Die überlegene Wärmewechselbeständigkeit und die Beständigkeit gegenüber Chemikalienangriff bedeutet weniger Austausch von Komponenten und reduzierte Ausfallzeiten.

Häufige Anwendungen in Czochralski-Öfen

Die hBN-Keramik von Kennametal werden für anspruchsvolle Aufgaben im Ofen präzisionsbearbeitet, wie z.B.:

• Isolierrohre für Elektroden und Heizsysteme
• Unterlegscheiben und Distanzstücke für die elektrische und Wärmeisolierung
• Schutzrohre für Thermoelemente in anspruchsvollen Umgebungen

Empfohlene Sorten für die Einkristallzüchtung

Unsere leistungsstärksten Bornitrid-Werkstoffe für Anwendungen in der Einkristallzüchtung sind u.a.:

• BN6000, BN8000 und BN9000 - diese werden wegen ihrer hohem Temperaturfestigkeit, minimalen Reaktivität und Strukturstabilität bei Wärmewechseln bevorzugt.
• BN5000 und BN7000 - geeignete Alternativen je nach den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung.

Ganz gleich, ob Sie Silizium, Saphir oder Verbundkristalle herstellen, die hBN-Lösungen von Kennametal sind darauf ausgelegt, bei jeder Charge die Reinheit, Präzision und Produktivität zu verbessern.