Verfahren zur Herstellung eines gerichtet erstarrten Materialkörpers aus Silizium oder Germanium, Wafer aus Silizium oder Germanium, sowie Verwendungen hiervon

Verfahren zur Herstellung eines Materialblocks aus Silizium oder Germanium durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze, wobeiein Schmelztiegel (1) vorbereitet wird, indem dessen Boden mit einer Mehrzahl von dünnen monokristallinen Keimkristallplatten (2a-2d) aus Silizium oder Germanium mit einer...

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Hauptverfasser: Kropfgans, Frieder, Birkmann, Bernhard
Format: Patent
Sprache:ger
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creator Kropfgans, Frieder
Birkmann, Bernhard
description Verfahren zur Herstellung eines Materialblocks aus Silizium oder Germanium durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze, wobeiein Schmelztiegel (1) vorbereitet wird, indem dessen Boden mit einer Mehrzahl von dünnen monokristallinen Keimkristallplatten (2a-2d) aus Silizium oder Germanium mit einer vorbestimmten Orientierung ihrer Kristallachsen bedeckt wird, um eine Keimkristallplattenschicht auszubilden; undin dem so vorbereiteten Schmelztiegel (1) eine Schmelze aus Silizium oder Germanium unter Einwirkung eines in einer vertikalen Richtung vorherrschenden Temperaturgradienten zu dem Materialblock gerichtet erstarrt wird; wobeieine der Kristallachsen der Keimkristallplatten (2a-2d) relativ zu der vertikalen Richtung (z) um einen vorbestimmten spitzen Verkippungswinkel (α) verkippt ist undunmittelbar zueinander benachbarte Keimkristallplatten unterschiedlich orientiert sind; dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Verkippungswinkel (α) 10° bis 25° beträgt. In a method for producing a directionally solidified material body, in particular a monocrystalline or quasi-monocrystalline metal body or semimetal body, a melting crucible is prepared by covering the bottom thereof with a plurality of thin monocrystalline seed crystal plates having a predetermined orientation of the crystal axes thereof in order to form a seed crystal plate layer. In the thus prepared melting crucible, a melt is directionally solidified to form the material body (ingot) under the influence of a temperature gradient prevalent in a vertical direction. According to the invention, one of the crystal axes of the seed crystal plates is tilted relative to the vertical direction (z) by a predetermined acute tilting angle (alpha), and seed crystal plates directly adjacent to each other are oriented differently. The deviation of the surface of the crystal from the ideal (001) direction is negligible, such that efficient solar cells can be formed in particular by means of alkaline texturing. It was in particular observed that any dislocation clusters in the material block do not correlate with the arrangement of the butt joints of the seed crystal plates originally laid on the crucible bottom and cannot propagate further into the material body.
format Patent
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In a method for producing a directionally solidified material body, in particular a monocrystalline or quasi-monocrystalline metal body or semimetal body, a melting crucible is prepared by covering the bottom thereof with a plurality of thin monocrystalline seed crystal plates having a predetermined orientation of the crystal axes thereof in order to form a seed crystal plate layer. In the thus prepared melting crucible, a melt is directionally solidified to form the material body (ingot) under the influence of a temperature gradient prevalent in a vertical direction. According to the invention, one of the crystal axes of the seed crystal plates is tilted relative to the vertical direction (z) by a predetermined acute tilting angle (alpha), and seed crystal plates directly adjacent to each other are oriented differently. The deviation of the surface of the crystal from the ideal (001) direction is negligible, such that efficient solar cells can be formed in particular by means of alkaline texturing. It was in particular observed that any dislocation clusters in the material block do not correlate with the arrangement of the butt joints of the seed crystal plates originally laid on the crucible bottom and cannot propagate further into the material body.</description><language>ger</language><subject>AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE ; APPARATUS THEREFOR ; BASIC ELECTRIC ELEMENTS ; CHEMISTRY ; CRYSTAL GROWTH ; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR ; ELECTRICITY ; METALLURGY ; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE ; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL ; SEMICONDUCTOR DEVICES ; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE ; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH ; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL</subject><creationdate>2020</creationdate><oa>free_for_read</oa><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><linktohtml>$$Uhttps://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?FT=D&amp;date=20200514&amp;DB=EPODOC&amp;CC=DE&amp;NR=102012102597B4$$EHTML$$P50$$Gepo$$Hfree_for_read</linktohtml><link.rule.ids>230,308,780,885,25555,76308</link.rule.ids><linktorsrc>$$Uhttps://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?FT=D&amp;date=20200514&amp;DB=EPODOC&amp;CC=DE&amp;NR=102012102597B4$$EView_record_in_European_Patent_Office$$FView_record_in_$$GEuropean_Patent_Office$$Hfree_for_read</linktorsrc></links><search><creatorcontrib>Kropfgans, Frieder</creatorcontrib><creatorcontrib>Birkmann, Bernhard</creatorcontrib><title>Verfahren zur Herstellung eines gerichtet erstarrten Materialkörpers aus Silizium oder Germanium, Wafer aus Silizium oder Germanium, sowie Verwendungen hiervon</title><description>Verfahren zur Herstellung eines Materialblocks aus Silizium oder Germanium durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze, wobeiein Schmelztiegel (1) vorbereitet wird, indem dessen Boden mit einer Mehrzahl von dünnen monokristallinen Keimkristallplatten (2a-2d) aus Silizium oder Germanium mit einer vorbestimmten Orientierung ihrer Kristallachsen bedeckt wird, um eine Keimkristallplattenschicht auszubilden; undin dem so vorbereiteten Schmelztiegel (1) eine Schmelze aus Silizium oder Germanium unter Einwirkung eines in einer vertikalen Richtung vorherrschenden Temperaturgradienten zu dem Materialblock gerichtet erstarrt wird; wobeieine der Kristallachsen der Keimkristallplatten (2a-2d) relativ zu der vertikalen Richtung (z) um einen vorbestimmten spitzen Verkippungswinkel (α) verkippt ist undunmittelbar zueinander benachbarte Keimkristallplatten unterschiedlich orientiert sind; dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Verkippungswinkel (α) 10° bis 25° beträgt. In a method for producing a directionally solidified material body, in particular a monocrystalline or quasi-monocrystalline metal body or semimetal body, a melting crucible is prepared by covering the bottom thereof with a plurality of thin monocrystalline seed crystal plates having a predetermined orientation of the crystal axes thereof in order to form a seed crystal plate layer. In the thus prepared melting crucible, a melt is directionally solidified to form the material body (ingot) under the influence of a temperature gradient prevalent in a vertical direction. According to the invention, one of the crystal axes of the seed crystal plates is tilted relative to the vertical direction (z) by a predetermined acute tilting angle (alpha), and seed crystal plates directly adjacent to each other are oriented differently. The deviation of the surface of the crystal from the ideal (001) direction is negligible, such that efficient solar cells can be formed in particular by means of alkaline texturing. It was in particular observed that any dislocation clusters in the material block do not correlate with the arrangement of the butt joints of the seed crystal plates originally laid on the crucible bottom and cannot propagate further into the material body.</description><subject>AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE</subject><subject>APPARATUS THEREFOR</subject><subject>BASIC ELECTRIC ELEMENTS</subject><subject>CHEMISTRY</subject><subject>CRYSTAL GROWTH</subject><subject>ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR</subject><subject>ELECTRICITY</subject><subject>METALLURGY</subject><subject>PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE</subject><subject>REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL</subject><subject>SEMICONDUCTOR DEVICES</subject><subject>SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE</subject><subject>SINGLE-CRYSTAL-GROWTH</subject><subject>UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL</subject><fulltext>true</fulltext><rsrctype>patent</rsrctype><creationdate>2020</creationdate><recordtype>patent</recordtype><sourceid>EVB</sourceid><recordid>eNqNjj0KwkAQhdNYiHqHaewUjD-Irf-NlaKlDPHFLK6bMLsx4Gk8hRfwYo5gLTYzzDcfvFePHntIypnA0b0UWkN8gLWlOxOMg6czxCRZQKDPi0WCqhsOitleXk8plBOXnrbGmrspr5SfILSCXNnp2aEDpwp-Kj6vDEi7VHAnDdeMzEBuuWtGtZStR-u7G1F7udjN1l0U-RG-4AQO4ThfxL1-L-7rHE3G0-HgX-8NJ4hYcw</recordid><startdate>20200514</startdate><enddate>20200514</enddate><creator>Kropfgans, Frieder</creator><creator>Birkmann, Bernhard</creator><scope>EVB</scope></search><sort><creationdate>20200514</creationdate><title>Verfahren zur Herstellung eines gerichtet erstarrten Materialkörpers aus Silizium oder Germanium, Wafer aus Silizium oder Germanium, sowie Verwendungen hiervon</title><author>Kropfgans, Frieder ; Birkmann, Bernhard</author></sort><facets><frbrtype>5</frbrtype><frbrgroupid>cdi_FETCH-epo_espacenet_DE102012102597B43</frbrgroupid><rsrctype>patents</rsrctype><prefilter>patents</prefilter><language>ger</language><creationdate>2020</creationdate><topic>AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE</topic><topic>APPARATUS THEREFOR</topic><topic>BASIC ELECTRIC ELEMENTS</topic><topic>CHEMISTRY</topic><topic>CRYSTAL GROWTH</topic><topic>ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR</topic><topic>ELECTRICITY</topic><topic>METALLURGY</topic><topic>PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE</topic><topic>REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL</topic><topic>SEMICONDUCTOR DEVICES</topic><topic>SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE</topic><topic>SINGLE-CRYSTAL-GROWTH</topic><topic>UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL</topic><toplevel>online_resources</toplevel><creatorcontrib>Kropfgans, Frieder</creatorcontrib><creatorcontrib>Birkmann, Bernhard</creatorcontrib><collection>esp@cenet</collection></facets><delivery><delcategory>Remote Search Resource</delcategory><fulltext>fulltext_linktorsrc</fulltext></delivery><addata><au>Kropfgans, Frieder</au><au>Birkmann, Bernhard</au><format>patent</format><genre>patent</genre><ristype>GEN</ristype><title>Verfahren zur Herstellung eines gerichtet erstarrten Materialkörpers aus Silizium oder Germanium, Wafer aus Silizium oder Germanium, sowie Verwendungen hiervon</title><date>2020-05-14</date><risdate>2020</risdate><abstract>Verfahren zur Herstellung eines Materialblocks aus Silizium oder Germanium durch gerichtetes Erstarren aus einer Schmelze, wobeiein Schmelztiegel (1) vorbereitet wird, indem dessen Boden mit einer Mehrzahl von dünnen monokristallinen Keimkristallplatten (2a-2d) aus Silizium oder Germanium mit einer vorbestimmten Orientierung ihrer Kristallachsen bedeckt wird, um eine Keimkristallplattenschicht auszubilden; undin dem so vorbereiteten Schmelztiegel (1) eine Schmelze aus Silizium oder Germanium unter Einwirkung eines in einer vertikalen Richtung vorherrschenden Temperaturgradienten zu dem Materialblock gerichtet erstarrt wird; wobeieine der Kristallachsen der Keimkristallplatten (2a-2d) relativ zu der vertikalen Richtung (z) um einen vorbestimmten spitzen Verkippungswinkel (α) verkippt ist undunmittelbar zueinander benachbarte Keimkristallplatten unterschiedlich orientiert sind; dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Verkippungswinkel (α) 10° bis 25° beträgt. In a method for producing a directionally solidified material body, in particular a monocrystalline or quasi-monocrystalline metal body or semimetal body, a melting crucible is prepared by covering the bottom thereof with a plurality of thin monocrystalline seed crystal plates having a predetermined orientation of the crystal axes thereof in order to form a seed crystal plate layer. In the thus prepared melting crucible, a melt is directionally solidified to form the material body (ingot) under the influence of a temperature gradient prevalent in a vertical direction. According to the invention, one of the crystal axes of the seed crystal plates is tilted relative to the vertical direction (z) by a predetermined acute tilting angle (alpha), and seed crystal plates directly adjacent to each other are oriented differently. The deviation of the surface of the crystal from the ideal (001) direction is negligible, such that efficient solar cells can be formed in particular by means of alkaline texturing. It was in particular observed that any dislocation clusters in the material block do not correlate with the arrangement of the butt joints of the seed crystal plates originally laid on the crucible bottom and cannot propagate further into the material body.</abstract><oa>free_for_read</oa></addata></record>
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