Sản xuất tinh thể nhân tạo dần mang lại nhiều ý nghĩa hơn. Đặc biệt đối với ngành công nghiệp, các vật liệu bán dẫn như silicon và silicon carbid cũng như vật liệu oxi hóa như saphia mang ý nghĩa lớn. Nó được sử dụng để sản xuất tấm silicon hoặc chất nền cho ngành công nghiệp bán dẫn và năng lượng mặt trời.
Kéo tinh thể
Máy phát ổn định thời gian dài đảm bảo cấu trúc tối ưu
Phương pháp Floatzone
Trong phương pháp này, một thanh đa tinh thể thẳng (ví dụ như silicon) được nung chảy liên tục trong một cuộn từ cảm 1 vòng với đường kính chỉ vài mm (1,5-4 mm/phút) và được kéo thành một tinh thể trong cuộn từ cảm. Hai thanh quay theo hai hướng ngược nhau và không tiếp xúc với các vật liệu hoặc chén nung khác. Đường kính thông thường của tinh thể được kéo ra tới khoảng 200mm. Vì sự tinh khiết cao nên các tinh thể này được sử dụng làm bán dẫn công suất. Phương pháp này sử dụng máy phát TRUMPF Hüttinger với công nghệ ống, vì cần tới tần số cao (2-3MHz) và công suất lớn (80-120kW).
Quy trình Czochralski
Quy trình Czochralski là công nghệ thường xuyên nhất để cấy tinh thể. Tinh thể đơn được kéo từ hỗn hợp nung chảy trong chén nung. Đối với silicon, chén nung được gia nhiệt điện trở đối với các tinh thể có điểm nóng chảy cao hơn (sapphire) sẽ sử dụng các chén nung cảm ứng phủ than chì. Với trợ giúp của một tinh thể hạt xoay được nhúng vào hỗn hợp nóng chảy, tinh thể đơn được kéo ở tốc độ nhiều mm trên giờ. Trong đó phải tránh biến động nhiệt độ. Do đó, máy phát phải cung cấp công suất đầu ra không đổi trong một thời gian dài. Công suất yêu cầu là từ 20 đến 100kW với tần số khoảng 15kHz.
Vận chuyển pha khí vật lý (Phương pháp PVT)
Phương pháp PVT (Physical Vapour Transport) được sử dụng để sản xuất các tinh thể silicon carbid (SiC) tinh khiết cao cho ngành công nghiệp bán dẫn. Đầu tiên, tạo ra trong chén nung than chì gia nhiệt một nhiệt độ trên 2200°C. Thông qua đó, vật liệu đầu ra được chuyển thành pha khí. Các hạt các bon và silicon thu được sẽ được vận chuyển bằng khí mang, ví dụ argon, theo cơ chế vận chuyển tự nhiên tới tinh thể hạt ở trên nó với nhiệt độ thấp hơn. Ở đó diễn ra quá trình ngưng tụ và kết tinh thành một tinh thể đơn với độ tinh khiết cao mà không cần tới phản ứng hóa học. Đặc biệt quan trọng cho sự thành công của quy trình này là kiểm soát nhiệt độ chính xác trong lò phản ứng. Để gia nhiệt cho lò phản ứng, máy phát TRUMPF Hüttinger trung tần (5 – 0kHz) với công suất định mức 50kW được sử dụng.
Liên hệ