Zonenschmelzverfahren

Zonenschmelzverfahren ist ein Begriff aus der Werkstofftechnik und benennt ein Verfahren zur Herstellung von hochreinen einkristallinen Werkstoffen.

Technik

Ein schon vorbereiteter, gereinigter Stab (oder eine Säule) mit noch polykristalliner Kristallstruktur befindet sich in einer Schutzatmosphäre. Durch eine Induktionsheizung wird an einem Ende eine relativ schmale Zone Material aufgeschmolzen. Damit die Zone gleichmäßig aufschmilzt, rotiert der Stab langsam. Diese Schmelzzone wird nun langsam durch den Stab bewegt. Die wieder erkaltende Schmelze erstarrt über die gesamte Materialbreite mit einer einheitlichen Kristallstruktur, es bildet sich also hinter der Schmelzzone der gewünschte Einkristall. Fremdatome verbleiben weitestgehend in der Schmelzzone und lagern sich schließlich am Ende der Säule an. Eine Dotierung kann durch Beigabe gasförmiger Stoffe, die dann in die Schmelze eindringen, erreicht werden. Es sind Säulendurchmesser bis ca. 12,5 cm möglich.

Anwendung

Mit diesem Verfahren ist die Herstellung von hochreinem Silizium und anderen Materialien möglich, jedoch ist es mit sehr hohen Kosten verbunden.

Das Silizium wird beispielsweise in der Mikrosystemtechnik, in der Computerindustrie für integrierte Schaltungen (siehe auch Wafer) oder in der Photovoltaik für die Herstellung von Solarzellen verwendet. Gerade für Solarzellen ist aber die Reinheit in den meisten Fällen zu hoch, so dass sich hier kostengünstigere Verfahren etabliert haben (siehe Solarzelle, Czochralski-Verfahren).

Geschichte

(Mithilfe ist gefragt ...)