Gefäß zur Durchführung einer Schmelzbehandlung an kristallisierbaren
Stoffen Festkörper, wie Metalle oder Halbleiter, werden häufig in Form hochreiner
Kristalle verwendet, die zu ihrer Herstellung einer Reihe von Schmelzbehandlungen
bedürfen, unter denen insbesondere ein Verfahren wirkungsvoll ist, bei dem ein irgendwie
gelagerter Festkörper, beispielsweise ein Kristall, von einer Schmelzzone durchlaufen
wird. In dieser Schmelzzone reichern sich die in dem Kristall vorhandenen Verunreinigungen
an, so daß je !häufiger eine solche Zone den Kristall durchläuft, dieser .um so
reiner wird. Aber auch andere Verfahren, wie z. B. dass Ziduen von Einkristallkörpern
aus der Schmelze, erfordern zu ihrer Durchführung besondere Gefäße. Alle diese Verfahren
haben in der Praxis den Nachteil, d;aß das Schmelzgut aus der Tiegelwandung neue
Verunreinigungen aufnehmen kann. Diese erfordern die Verwendung besonderer Tiegelmaterialien.
Die so beschränkte Auswahl von Tiegel,material zwingt häufig zu,r Verwendung von
Tiegeln, deren Ausdehnungskoeffizienten derart sind, daß sie die beim Erstarren
des Schmelzgutes erforderlichen Valumenändierungen desselben nicht aufnehmen können
und dabei zerbrechen. Dies würde z. B. bei der Ausführung des oben .beschriebenen
Reinigungsverfahrens dazu führen, daß zu jedem neuen Zonendurchgang ein neues Gefäß
verwendet werden müßte, wodurch eine weitere Verunreinigungsquelle gegeben ist.
Dazu kommt noch die UnwirtsehaftlIchkeit und die Schwierigkeit bei der Durchführung
eines solchen Verfahrens. Auch die besondere Ausführung der Gefäße hinsichtlich
der Krümmungsradien der von der Schmelze berührten Gefäßwandungen kann nicht immer
zur Vermeidung von Tiegel!bruch führen. Weil viele Substanzen die üblichen Tiegel,materiaQien
benetzen und somit keine kompakten Schmelzlinge gebildet werden. Eine weitere Erschwernis
liegt darin, daß die an sich sehr gute und praktische Eilh.itzung des Schmelzgutes
durch Hochfrequenz für manche Substanzen ausscheiden muß, weil diese nicht in dein
dazu geeigneten Tiegelmaterial verarbeitet werden können..Vessel for performing a melt treatment on crystallizable
Substances Solids, such as metals or semiconductors, are often highly pure in their form
Crystals are used to manufacture a number of enamel treatments
require, among which in particular a method is effective in which one somehow
stored solid, for example a crystal, pass through a melting zone
will. The impurities present in the crystal accumulate in this melting zone
so that the more often such a zone passes through the crystal, the more so this one
becomes purer. But also other methods, such as. B. that Ziduen of single crystal bodies
from the melt, require special vessels to carry them out. All of these procedures
have the disadvantage in practice that the melting material from the crucible wall is new
Can absorb impurities. These require the use of special crucible materials.
The so limited selection of crucibles, material often compels the use of
Crucibles, the expansion coefficients of which are such that they are effective when solidifying
of the molten material cannot accommodate the necessary changes in its value
and break in the process. This would e.g. B. when performing the above .described
Cleaning process lead to a new vessel for each new zone passage
would have to be used, which is another source of contamination.
In addition, there is the inefficiency and the difficulty of carrying it out
such a procedure. Also the special design of the vessels with regard to
the radii of curvature of the vessel walls touched by the melt cannot always
to avoid breakage of the crucible. Because many substances are the usual crucibles, materiaQien
wet and thus no compact fused parts are formed. Another difficulty
lies in the fact that the rapid heating of the melted material is very good and practical
due to high frequency some substances have to be eliminated because they are not in your
suitable crucible material can be processed.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein Gefäß zur Durchführung
einer Schmelzbehandlung an kristallisierbaren Stoffen, z. B. an Metallen oder Halbleitern,
insbesondere zur Durchführung eines Reinigungsverfahrens mittels geschmolzener Zonen,
die den Kristall durchlaufen.The present invention now relates to a vessel for implementation
a melt treatment of crystallizable substances, e.g. B. on metals or semiconductors,
in particular to carry out a cleaning process using melted zones,
going through the crystal.
Die erfindungsgemäßen Gefäße unterscheiden sich von den .bisher bekannten
dadiurch, d@aß der Teil der Gefäßfläche, die mit dem zu behandelnden Gut in Berührung
kommt, in eine Vielzahl von Flächenelementen aufgeteilt ist, die infolge von elastischen
Verbindungen mit dem übrigen Gefäßkörper in der Lage sind, bei der Rekristallisation
des Gutes die durch dne verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten hervorgerufenen Spannungen
aufzunehmen und die untereinander einen solchen Abstand aufweisen, daß die Oberflächenspannung
des Schmelzgutes ausreicht, urn bei der Betriebstemperatur einen Durchtritt des
Gutes zwischen dien Flächenelemenrten zu verhindern. Mit besonderem Vorteil wird
man den Teil der Gefäßfläche, der mit dem behandelten Gut in Berührung kommt, aus
einem anderen Material herstellen als den übrigen Gefäßkörper. Der übrige Gefäßkörper
kann beispielsweise mit Rücksicht diarau,f gewählt werden, d.aß Hochfrequenzihei,zung
verwendet werden soll, während. der mit dem zu behandelnden Gut in Berührung kommende
Teil des Gefäßes aus einem Material hergestellt werden kann, dessen Komponenten
keine Verunreinigung in den Schmelzung abgeben.The vessels according to the invention differ from those previously known
Because of this, that part of the surface of the vessel which is in contact with the material to be treated
comes, is divided into a large number of surface elements, which as a result of elastic
Connections with the rest of the vessel body are capable of recrystallization
of the goods the stresses caused by the different expansion coefficients
and which have such a distance from one another that the surface tension
of the molten material is sufficient to allow the
To prevent good things between the surface elements. With particular advantage
the part of the vessel surface that comes into contact with the treated material from
Manufacture a different material than the rest of the vessel body. The rest of the vessel body
For example, diarau, f can be chosen with due consideration, i.e. high frequency setting
to be used while. the one that comes into contact with the item to be treated
Part of the vessel can be made from a material, its components
do not release any impurities into the melt.
Insbesondere hat sich ein Gefäß bewährt, bei dem der mit dem zu behandelndem
Gut im Berührung kommende Teil der Gefäßfläche aus einer Vielzahl von Quarzflächen
besteht, die auf elastischen Stiften angeordnet sind, welche ihrerseits in den in
einen Graphitkörper eingetriebenen Bohrungen stecken. Dabei wird man mit besonderem
Vorteil die elastischen Stifte aus Quarz herstellen und die Quarzfläche an ihrem
einen Ende durch Stauchen im erhitzten Zustand erzeugen.In particular, a vessel has proven itself in which the with the to be treated
Part of the vessel surface that comes into contact well with a multitude of quartz surfaces
consists, which are arranged on elastic pins, which in turn in the in
insert holes driven into a graphite body. In doing so, you become special
Advantage of making the elastic pins from quartz and the quartz surface on theirs
create one end by upsetting it while it is heated.
Die Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung einen Schnitt
durch ein Gefäß gemäß der Erfindung. Ein Graphitkörper 1 weist auf einer konkav
gewölbten Fläche 2 eine Vielzahl von senkrecht zur Oberfläche eingetriebenen Bohrung
aus, in die Quarzstifte 3 eingeführt sind, die an ihrem anderen Endre eine kegelförmige
durch Stauchen erzeugte Aufweitung
4 zeigen. Die Oberfläche der
kegelförmigen Enden dieser Stifte sind jeweils 1 mm2 groß und weisen untereinander
einen Abstand von 0,5 bis 1 mm auf. Die Oberflächen .dieser Quarzstifte sind zudem
konkav aufgeführt. Sie bilden zusammen eine Mulde, in der der Schmelzung 5 ruht.
Die Oberflächenspannungen des Schmelzlings verhindern, daß sein Material zwischen
den Flächenelementen hindurchtritt und mit der Fläche 2 in Berührung kommt. Wird
nun der Schmelzling 5 bis zum Erstarren abgekühlt, so weisen die Stifte 3 eine genügende
Elastizität auf, um mechanische Spannungen durch z. B. Verbiegen der Stifte 3 ohne
Bruch aufzunehmen. Der Graphntkärper 1 kann durch die Hochfrequenzheizung erhitzt
werden und liefert die zur Schmelzbehandlung erforderliche Wärme.The drawing shows a section in a partially schematic representation
through a vessel according to the invention. A graphite body 1 has a concave
curved surface 2 a multiplicity of drilled holes perpendicular to the surface
from, are inserted into the quartz pins 3, the other Endre a conical
expansion produced by upsetting
4 show. The surface of the
conical ends of these pins are each 1 mm2 in size and point one below the other
a distance of 0.5 to 1 mm. The surfaces of these quartz pins are also
listed concave. Together they form a trough in which the melt 5 rests.
The surface tension of the melting piece prevent its material between
passes through the surface elements and comes into contact with the surface 2. Will
now the melt 5 has cooled down to solidification, the pins 3 have a sufficient
Elasticity to mechanical stresses caused by z. B. bending the pins 3 without
To record breakage. The graph body 1 can be heated by the high-frequency heating
and supplies the heat required for melt treatment.
Die erfindungsgemäßen Gefäße eignen sich besonders für die Schmelzbehandlung
von Halbleitersubstanzen, die eine besondere Empfindlichkeit gegen Verunreinigungen
zeigen. Zu diesen Substanzen gehören insbesondere Germanium und' Silizium, wile
sie zur Herstellung von Gleichrichtern und Kristallverstärkern verwendet werden.The vessels according to the invention are particularly suitable for melt treatment
of semiconductor substances that are particularly sensitive to impurities
demonstrate. These substances include, in particular, germanium and silicon, wile
they are used to make rectifiers and crystal amplifiers.