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„Freiberger ist führend auf dem Weltmarkt und verfügt aufgrund seiner innovativen Technologie und der aktiven Einbeziehung der Mitarbeiter in den Aufbau und die Entwicklung der Firma über eine solide Basis.“

(Heiko Voigt, Meister Endreinigung)

In der Synthese erfolgt die chemische Verbindung von Gallium und Arsen zu polykristallinem GaAs, welches dann in einem streng kontrollierten Prozess geschmolzen wird. Daraus werden Einkristalle in Form von Stäben, sogenannte Ingots gezüchtet, die dann zu Wafern verarbeitet werden können.

Hochdruck Synthese GaAs

 

Die Ausrüstung für die Synthese besteht aus einem Hochdruckbehälter und einem Graphitheizer mit Wärmeisolation zum Schutz der wassergekühlten Wände. Strom und Inertgas werden über druckdichte Zuleitungen eingespeist. Die Temperatur wird mit Thermoelementen überwacht. In einem pyrolitischen Bornitrid-Tiegel (pBN) befinden sich zunächst Gallium und Arsen und am Ende des Prozesses der GaAs-Ingot. Die Charge wird mit flüssigem Boroxid verkapselt, um zu vermeiden dass während der Aufheizphase Arsen austritt. Auf diese Weise können GaAs-Ingots von bis zu 10 Zoll hergestellt werden.

Der Syntheseprozess beginnt mit Abpumpen zur Herstellung des Vakuums, gefolgt durch Ausspülen mit Inertgas. Während der Aufheizphase bei Temperaturen zwischen 400 und 600° C schmilzt der Boroxidzylinder und deckt die Charge ab, um Verdampfung zu vermeiden. Bei ca. 817° C schmilzt das Arsen und verbindet sich in einer exothermischen Reaktion mit dem Gallium. Der Inertgasdruck im Behälter muss höher als 35,8 bar sein (As Druck am Tripelpunkt). Das gebildete GaAs wird bis über den Schmelzpunkt (1238° C) erhitzt und homogenisiert. Der Inertgasdruck steigt bis auf über 100 bar. Anschließend kühlt der polykristalline GaAs Ingot langsam ab. Am Ende der Synthese wird der Tiegel aus dem Behälter ausgebaut, auf den Kopf gestellt, um den Ingot zu entfernen und Boroxid und synthesiertes Material voneinander zu trennen. Nach dem darauffolgenden Ätzen können aus dem polykristallinen Material Einkristalle gezogen werden.