Czochralski-metoden

Artikkelstart

Czochralski-metoden er en måte å lage store metallkrystaller på. Metoden brukes hovedsakelig til å dyrke silisiumkrystaller til solcelleproduksjon.

Faktaboks

Uttale
czochrˈalski-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

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg