1.5 kW und 2 kW Laser-Ofen zur Erzeugung langer Einkristalle

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Weiter Temperaturbereich von niedrigen bis hohen Schmelztemperaturen
Der Laser-Ofen deckt einen Temperaturbereich ab, für den üblicherweise mehrere Öfen mit Halogen- und Xenonlampen erforderlich sind. 400 °C bis 3000 °C sind erreichbar ohne dass Laserausrichtung oder andere Einstellungen des optischen Systems erforderlich sind.

Laserstrahlprofil
Die Bestrahlungsintensitätsverteilung des Heizlasers ist in Umfangsrichtung gleichmäßig. In Richtung des Kristallwachstums wird eine graduelle Bestrahlungsintensitätsverteilung erzeugt. Die Homogenität in Umfangsrichtung liegt bei über 95% der Bestrahlungsintensität auf der äußeren Oberfläche des Rohmaterials. Die Umfangsgleichmäßigkeit ist im Vergleich zu einem Halogen-Schmelzzonen-Ofen ausgezeichnet. Herkömmlichn Laser-FZ-Öfen besitzen typischerweise ein Stufenprofil. Demgegenüber reduziert das optimierte Laserstrahlprofil die thermischen Beanspruchungen der Kristalle deutlich. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit von Rissbildung durch thermische Spannungen erheblich.

Die Temperatur kann genau und in Echtzeit überwacht werden
Temperaturüberwachung hat eine Punktgenauigkeit von besser als 1,5 mm. Die Temperatur der Schmelzzone kann mit einem integrierten Strahlungsthermometer über den gesamten Temperaturbereich bis 3000 °C direkt überwacht und aufgezeichnet werden. Damit ist hochpräzises Einkristallwachstum möglich. Die Temperatur der Schmelzzone kann in Echtzeit überwacht werden. Dies gewährleistet ein Wachstum bei der angestrebten Temperatur gemäß dem Phasendiagramm des Materials. Bei anderen Systemen gibt es keine andere Wahl, als den fluktuierenden Zustand der Schmelzzone visuell zu beobachten, da eine genaue Temperaturmessung im Schmelzzonenbereich nicht möglich ist. Der Kristallzuchtofen ist ideal für die Kristallherstellung nach dem TSFZ-Verfahren (traveling solvent floating zone), welches eine langfristige, unbeaufsichtigte Temperatursteuerung in einem engen Temperaturbereich erfordert. Die Reproduzierbarkeit der gemessenen Temperatur liegt innerhalb von ± 1 °C. Wenn die optimale Temperatur gefunden ist, kann die Laserleistung mit hervorragender Reproduzierbarkeit auf die gewünschte Temperatur geregelt werden.

Remote Control des Kristallwachstums
Beobachtbares und kontrollierbares Kristallwachstum vom Schreibtisch, zu Hause und von jedem anderen entfernten Standort aus, wird durch die hervorragende und reproduzierbare Temperaturkontrolle erst möglich. Die direkte Beobachtung der Temperatur und des Schmelzbildes der Schmelzzone verbessert die Zuverlässigkeit des Kristallwachstumsprozesses.

Ideal für Materialien mit hoher Volatilität
Da der Bestrahlungspunkt klein ist, ist die Verschmutzung der inneren Oberfläche der Quarzröhre gering, und ein Einkristallwachstum ist sogar für Materialien mit starkem Ausgasen möglich. Es ist möglich, eine Quarzrohrschutzmanschette für die Verdampfungsmaterialien zu installieren, wodurch die Reinigungsarbeit des Quarzrohrs nach dem Gebrauch vereinfacht wird. Es ist nur eine Reinigung dieser Schutzhülle erforderlich.

Sichere Heizstrahlstabilität
Die Verwendung des optischen Systems von RIKEN gewährleistet die Heizstrahlstabiltät. Hierbei wird die Diodenlaserquelle (DL-Quelle) in 5 Laserstrahlen unterteilt. Ein stabiles optisches System sorgt dafür, dass keine Schwankung der 5 erwärmenden Laserstrahlen entstehen. Die Leistung jedes einzelnen Heizstrahls ist über alle 5 Strahlen gleich. Der Laserstrahl ist ein kontinuierlicher Oszillationslaser. Die Bestrahlungsintensität ist über die Zeit sehr stabil.

Die Temperaturschwankungen des Heizlasers werden durch einen einfachen Kühlmechanismus verringert. Da nur ein DL eingesetzt wird, reicht auch ein Kühlsystem aus, um eine hohe Temperaturregelgenauigkeit zu erreichen.

Verwendung von Gasatmosphären
Ein einzelnes Laser-Schmelzzonen-System kann für die Verwendung von Sauerstoff-Atmosphäre und für Sauerstoff-freie Atmosphäre konfiguriert werden.

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