2.2 Herstellung

Schmelze Abkühlung Polykristalliner Festkörper

• Einkristalle:

  Diese benötigt man unter anderem für das Studium intrinsischer Eigenschaften aber auch als Anwendung in der Industrie (Si für Halbleiter-Chips). Es gibt sogenannte Kristallzuchtverfahren (Kunst):

  • Gewinnung aus der Schmelze (Czochralski-Verfahren, Bridgemann-Verfahren, tiegelfreies Zonenschmelzen)
  • Gewinnung aus der Gasphase (Epitaxie)
  • Lösung

  Sehr wichtig bei diesen Verfahren ist:

  • Kleine Temperaturdifferenzen

    Dadurch soll ein langsames Wachstum gewährleistet werden.

  • Reine Ausgangsmaterialien (Zonenschmelzen)
  • Keimbildungsphase

    Es soll dafür gesorgt werden, daß nur ein einziger Keim wächst.

• Amorphe Festkörper:

  Diese sind beispielsweise Gläser, Gele, Polymere und Aufdampfschichten. Gläser entstehen dann, wenn man die Schmelze rasch abkühlt, so daß keine Fernordnung entsteht.

T_f sei der Erstarrungspunkt und T_p ein struktureller Phasenübergang. Beim Glas geht man schnell durch T_f, womit die Viskosität rasch anwächst. Eine Erstarrung findet bei T_g statt (hängt schwach von Kühlrate ab). An T_g befindet sich im V (T)-Diagramm ein Knick. Empirisch hat man festgestellt:

Diese beträgt etwa 1400K bei SiO₂ und 200K bei Fensterglas. Die nötigen Kühlraten sind etwa 10^-6 bei SiO₂ und bei Metallen 10⁶ (CuZr).