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Cristalôgenese ou estiramento de cristais | TRUMPF

Cristalôgenese ou estiramento de cristais

Geradores de estabilidades de longo tempo garantem as estruturas ideais

A produção de cristais sintéticos está se tornando cada vez mais importante. Em especial, materiais semicondutores de elevada pureza, tais como materiais de silício, carboneto de silício e materiais de óxido, como a safira, são de grande importância para a indústria. A partir destes materiais, são produzidos pastilhas ou substratos para semicondutores e para as indústrias de energia solar.

Zone Floating Process

Processo Floatzone

Neste método, uma haste policristalina vertical (por exemplo, de silício) é derretida continuamente em um indutor de enrolamento único com poucos mm de diâmetro (1,5-4 mm/min) e retirada pela parte de baixo do indutor na forma de um único cristal com elevada pureza. As duas hastes giram em sentidos opostos e não entram em contato com outros materiais ou cadinhos. O diâmetro habitual do cristal extraído é de cerca de 200 milímetros. Devido à sua elevada pureza, os cristais são utilizados em semicondutores de potência. Neste método, são utilizados geradores TRUMPF Hüttinger de tecnologia de tubo, uma vez que são necessárias altas frequências (2-3MHz) com alta potência (80-120kW).

Cristalogênese conforme o processo Czochralski

Método Czochralski

O método de Czochralski é a tecnologia mais comum para a criação de cristais. O cristal único é extraído a partir de uma massa fundida situada em um cadinho. Para silício, o cadinho é resistivamente aquecido, para cristais de fusão mais elevada (safira) é utilizado um cadinho com bainha de grafite indutivamente aquecido. Com o auxílio de um cristal-semente rotativo, o qual é imerso na massa fundida, o cristal único é extraído a vários milímetros por hora. Nesse procedimento, devem ser evitadas flutuações de temperatura. Por conseguinte, o gerador deve fornecer uma potência de saída constante durante um longo período. São necessárias frequências de 15kHz com uma potência entre 20 e 100 kW.

Transporte de vapor físico (método PVT)

O processo PVT (Physical Vapour Transport) é utilizado para a produção de cristais de carboneto de silício de elevada pureza (SiC) para a indústria de semicondutores. Primeiro, é produzida uma temperatura de cerca de 2200 °C dentro de um cadinho de grafite indutivamente aquecido. Com isso, o material de saída é transformado para a fase gasosa. Com um gás transportador, por exemplo argônio, as partículas resultantes de carbono e silício são conduzidas através de mecanismos naturais com uma temperatura mais baixa até o cristal-semente situado logo acima. Ali ocorre a condensação e a cristalização em um cristal único de elevada pureza, no qual não ocorrem reações químicas. O controle preciso da temperatura no reator é de essencial importância para o sucesso do processo. Para o aquecimento do reator, são utilizados geradores TRUMPF Hüttinger na faixa de média frequência (5  - 0 kHz) com até 50 kW de potência nominal.

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Nikolas Hunzinger
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