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.
Cristalôgenese ou estiramento de cristais
Geradores de estabilidades de longo tempo garantem as estruturas ideais
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).
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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