Czochralski-metoden er en måte å lage store metallkrystaller på. Metoden brukes hovedsakelig til å dyrke silisiumkrystaller til solcelleproduksjon.
Faktaboks
- Uttale
- czochrˈalski-metoden
Czochralski-metoden
Fremgangsmåte
Metoden benytter seg av rettet størkning og presis kontroll av temperatur til å trekke én-krystaller opp av en smelte.
Temperaturen i smelten med det aktuelle metallet blir kjølt ned til like på smeltepunktet. En kim-krystall på enden av en stang blir så brakt i kontakt med overflaten av smelten. Materialet i smelten vil da størkne på overflaten av kimet og fortsette å bygge på krystallstrukturen som kimet startet. Stangen blir trukket sakte opp av smelten og rotert for å sørge for at krystallen kun er i kontakt med overflaten og vokser i den retningen. Dette skaper en lang, sylinder-formet krystall med en karakteristisk «hale», hvor diameteren er bestemt av rotasjonshastigheten, hvor fort den trekkes opp, og temperaturgradienten i størkningsoverflaten.
Bruksområder
Silisiumproduksjon
Det vanligste bruksområdet for Czochralski-metoden er for å lage silisium til monokrystalline solceller. I disse vil en enkel korngrense (overgang fra én krystall til en annen) redusere effektiviteten. Slike solceller lages derfor fra lange Czochralski-krystaller som kuttes til tynne plater.
Når man produserer Czochralski-silisium, varmes høyrent silisium i en kvartsdigel til 1425 °C (smeltepunkt for silisium er 1414 °C). Smelten kan tilsettes dopingelementer som bor eller fosfor for å bestemme de elektriske egenskapene og lage n- eller p-type silisium. Prosessen foregår i en inert atmosfære av av argon for å redusere forurensing med for eksempel oksygen.
Czochralski-silisium brukes også i produksjon av andre elektroniske komponenter som krever én-krystaller.
Historie
Czochralski-metoden ble beskrevet for første gang i 1917 av den polskfødte tyske kjemikeren Jan Czochralski (1885–1953).
Les mer i Store norske leksikon
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.