Materialien / Rohstoffe der Zukunft

Unsere industriellen Kristallzuchtanlagen unterstützen die Herstellung ultrareiner Einkristalle, die vor allem die Solar- und Halbleiterindustrie sowie den F&E-Bereich zur Fertigung innovativer Produkte und deren ständiger Weiterentwicklung befähigen. Je nach Anforderung empfehlen sich unterschiedliche Ausgangsmaterialien.

Stark - auch in Ihrem Markt

 Erhalten Sie hier eine Übersicht zu unseren Märkten und den jeweiligen Technologien.

Märkte entdecken

Silizium (Si)

Silizium ist nicht nur eines der Grundelemente unseres Planeten, es ist auch die Grundlage der modernen Informationsgesellschaft. Ohne die Entwicklung von Silizium-Transistoren wäre eine moderne Elektronik nicht denkbar gewesen. Diese Art von Transistoren ist nur dank der hervorragenden Eigenschaften und der Stabilität von Silizium und seinem Oxid möglich. Die Herstellung dieses wertvollen Rohstoffs, der vor allem für die Halbleiterindustrie, die Solarindustrie, die Polysiliziumindustrie und den F&E-Bereich von großer Bedeutung ist, ist äußerst aufwendig.

  • Mehr

    Um reines Silizium zu erhalten, muss der im Quarzsand (SiO2) enthaltene Sauerstoff mit Hilfe von Kohlenstoff extrahiert werden. Da Silizium und Sauerstoff atomar sehr nah verwandt sind, verbinden sich Kohlenstoff und Sauerstoff im Quarzsand erst bei sehr hohen Temperaturen (ca. 1.800 °C) zu Kohlendioxid. Das Kohlendioxid wird abgelassen und Silizium bleibt zurück. Dieser Prozess ist sehr energieintensiv und erfordert ca. 14 kWh pro kg Rohsilizium. Auf diese Weise extrahiertes Rohsilizium enthält noch ca. 1% Verunreinigungen. In der Industrie ist jedoch ein Reinheitsgrad von mindestens 0,0000001% (1 ppb) erforderlich. Das Rohsilizium ist daher für Computer- oder Photovoltaikzwecke noch immer ungeeignet. Aus diesem Grund wird es mit Hilfe von reiner Salzsäure in Trichlorsilan, einer Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von ca. 30 °C, die in großen Systemen über 30 Meter Höhe destilliert wird, umgewandelt. Dieses Destillat, also das aufgereinigte Silizium, enthält nur Verunreinigungen unter 1 ppb. Die Rückkehr zu festem Silizium wird durch eine Reaktion von Trichlorsilan mit hochreinem Wasserstoff erreicht. Zu diesem Zweck wird ein Gemisch der Gase mit heißen "Dünnstäben" aus hochreinem Silizium in Kontakt gebracht, auf denen sich neues Silizium in kleinen, ungeordneten Kristallen als Polysilizium abscheidet. Die Stangen werden zunehmend dicker und wenn ein Durchmesser von ca. 180 mm erreicht ist, ist der Prozess beendet und der Stab wird in kleine Stücke zerbrochen. Das Material, das die High-Tech-Zivilisation in Bewegung hält, ist fertig.

In unseren Anlagen lässt das ultrareine Ausgangsmaterial nun noch reinere Kristalle entstehen. Dabei ist es sowohl für das Czochralski-Verfahren (Cz), die Float-Zone-Methode (FZ) das perfekte Ausgangsmaterial.

Zu unseren Maschinen:

CzFZ

Siliziumkarbid (SiC)

Der Verbindungshalbleiter Siliziumkarbid überzeugt im Vergleich zum reinen Halbleitersilizium nicht nur durch seine überlegenen Halbleitereigenschaften. Der Abstand zwischen Valenz- und Leitungsband ist dreimal größer und hilft, Schaltverluste um 90% zu reduzieren. Hochleistungskomponenten, die auf Siliziumkarbid basieren, weisen einen Wirkungsgrad von nahezu 100% auf. Gleichzeitig können sie erheblich höhere Stromdichten übertragen. Von diesen positiven Eigenschaften profitieren vor allem die Halbleiterindustrie und den F&E-Bereich.

  • Mehr

    Auch die hohe thermische Stabilität des Materials erweist sich hier als vorteilhaft. Die Schmelztemperatur von Siliziumkarbid liegt oberhalb von 2.800 °C, während Silizium bei Temperaturen um 1.410 °C schmilzt. SiC-Komponenten tolerieren demnach erheblich höhere Arbeitstemperaturen. Kühlmaßnahmen können also entweder vollständig entfallen oder zumindest stark reduziert werden, was ein wesentlich kompakteres, platzsparendes Design ermöglicht.
    Siliciumkarbid wird seit mehreren Jahrzehnten als technische Keramik in Gleitlagern, Pumpen und Brennern eingesetzt. Große Probleme beim Kristallzüchten haben jedoch lange Zeit der Nutzung von SiC als Halbleiter im Weg gestanden. Wie so oft in der Technologie haben auch in diesem Fall produktionsbezogene Probleme den Durchbruch vereitelt.

Hochleistungsfähige Produktionssysteme wie SiCube oder SiCma der PVA Crystal Growing Systems GmbH sind in der Lage, das benötigte Volumen an hochreinen Siliziumkarbidkristallen reproduzierbar und effizient herzustellen. Viele Experten gehen davon aus, dass sich das derzeitige Marktvolumen bis 2022 um ein Vielfaches erhöht. Der Grund für diesen Optimismus ist, dass schnell wachsende Märkte, wie die erneuerbare Stromerzeugung, Elektromobilität und Lichttechnik, auf Siliziumkarbid bauen.

 Zu unseren Maschinen:

PVT    HTCVD

Germanium (Ge)

Als Halbleiter war Germanium einst das führende Material in der Elektronik, bis es von Silizium verdrängt wurde. Heutzutage wird es in der Hochfrequenztechnologie (beispielsweise als SiGe-Verbindungshalbleiter) verwendet und in der Detektor-Technologie (beispielsweise als Röntgendetektor). Wafer aus Germanium werden teilweise als Trägermaterial für Solarzellen aus Galliumarsenid (GaAs) eingesetzt. Der Gitterparameter von Germanium ist dem von Galliumarsenid sehr ähnlich, so dass GaAs epitaktisch an Germanium-Einkristallen wachsen kann. In Zukunft könnte Germanium durch die neue Germanium-Kohlenstoff-Silizium-Technologie wieder an Bedeutung gewinnen.

Germanium ist prädestiniert für die Verwendung in unseren Czochralski-Anlagen, wie dem EKZ2700 oder dem CGS-Lab. Mit Ihnen lassen sich Germanium-Kristalle ziehen, die vor allem in der Halbleiterindustrie zum Einsatz kommen.

Zu unseren Maschinen:

Cz

Verbindungshalbleiter

Verbindungshalbleiter aus den Hauptgruppen III und IV besitzen gegenüber Silizium einen großen Vorteil: Ihre Bandlücken können einfach durch Veränderung ihrer Materialzusammensetzung variiert werden. Ihre elektrischen Eigenschaften lassen sich somit selektiv verändern. Aus diesem Grund kommen sie hauptsächlich in technischen Anwendungen, wie optischen Instrumenten, LEDs oder Lasern zum Einsatz. Darüber hinaus haben einige Verbindungen einen direkten Bandübergang, der sie auch für den Einsatz in optischen Anwendungen prädestiniert.

In unserer Kronos Anlage – basierend auf dem Vertical-Gradient-Freeze (VGF) Verfahren - werden Verbindungshalbleiter, wie Indiumphosphid (InP) und Galliumarsenid (GaAs) hergestellt.

Zu unseren Maschinen:

VGF

Kontaktieren Sie uns

Wir setzen auf eine enge und persönliche Zusammenarbeit mit unseren Kunden, Partnern und Mitarbeitern. Kontaktieren Sie uns bei Fragen oder Anregungen gern direkt. Wir melden uns bei Ihnen.

Sofort-Kontakt

slideoutcontact
Sie erhalten eine Kopie Ihrer Anfrage in Ihrem Posteingang
Bitte die mit * gekennzeichneten Felder ausfüllen.
Durch Angabe meiner E-Mail-Adresse und Anklicken des Buttons „Senden“ akzeptiere ich die Datenschutzbestimmungen.
captcha

PVA Crystal Growing Systems GmbH
Im Westpark 10 – 12
35435 Wettenberg

Telefon: +49 (0) 641/68690-0