Tillverkningen av syntetiska kristaller får allt större betydelse. För industrin har särskilt mycket rena halvledarmaterial som kisel och kiselkarbid samt oxidmaterial som safir stor betydelse. De används för att tillverka kiselskivor eller substrat för halvledar- och solcellsindustrin.
Kristalldragning
Långtidsstabila generatorer garanterar optimala strukturer
Floatzone-metoden
Vid den här metoden smälts en lodrät polykristallin stav (t.ex. kisel) kontinuerligt i en enkellindad induktor med några få millimeters diameter (1,5-4 mm/min) och dras under induktorn till en monokristall av hög renhet.. De båda stavarna roterar i motsatt riktning och kommer inte i kontakt med andra material eller deglar. Diametern på den dragna kristallen är vanligtvis ca 200 mm. På grund av den höga renheten används kristallerna för effekthalvledare. Vid den här metoden används TRUMPF Hüttinger generatorer med rörteknologi eftersom det krävs höga frekvenser (2–3 MHz) vid hög effekt (80–120 kW).
Czochralski-metoden
Czochralski-metoden är den vanligaste teknologin för kristallodling. Monokristallen dras ut från en smälta som befinner sig i en degel. För kisel värms degeln upp genom motståndsuppvärmning, för högre smältande kristaller (safir) används induktionsuppvärmd degel med grafitmantel. Med hjälp av en roterande ympningskristall, som doppas ner i smältan, dras monokristallen med flera millimeter per timme. Temperaturvariationer måste undvikas. Generatorn måste därför leverera konstant uteffekt under lång tid. Det behövs effekter på mellan 20 kW och 100 kW vid frekvenser på ungefär 15 kHz.
Fysikalisk gasfastransport (PVT-metoden)
PVT-metoden (Physical Vapour Transport) används för tillverkning av mycket rena kiselkarbidkristaller (SiC) för halvledarindustrin. Först genereras en temperatur på över 2 200 °C inuti en induktivt uppvärmd grafitdegel. Därmed försätts utgångsmaterialet i gasform. Partiklarna som bildas av kol och kisel transporteras av en bärgas, t.ex. argon, genom naturliga transportmekanismer till den kallare ympningskristallen ovanför. Där sker kondenseringen och kristalliseringen till en mycket ren monokristall. Det sker inga kemiska reaktioner. För att metoden ska lyckas är exakt temperaturkontroll i reaktorn nödvändig. Reaktorn värms upp med TRUMPF Hüttinger generatorer i medelfrekvensområdet (5 – 0 kHz) med upp till 50 kW märkeffekt.
Kontakt