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Komponente Epitaxieverfahren

Komponenten für Epitaxieverfahren

Die Epitaxieverfahren MOCVD oder MBE spielen unter anderem bei der Herstellung von LED-Chips, Transistoren, Solarzellen und anderen optoelektronischen Bauteilen eine entscheidende Rolle. Mit diesen Verfahren werden kristalline Halbleiterschichten hergestellt. Die Abkürzung MOCVD bedeutet Metal Organic Chemical Vapour Deposition - metallorganische chemische Gasphasenabscheidung. MBE steht für Molecular Beam Epitaxy – Molekularstrahlepitaxie. Während dieser Verfahren sind die Materialien im Epitaxiereaktor enormer Hitze ausgesetzt. Hier leisten unsere temperaturbeständigen Komponenten aus hochschmelzenden Metallen einen entscheidenden Beitrag für einen zuverlässigen, effizienten Prozess.

Ihre Vorteile auf einen Blick:

  • Simulation mit der Finite Elemente Methode (FEM)

  • Individuelle Designs und maß­geschneiderte Lösungen

  • Patentiertes Beschichtungs­verfahren

  • Kosten­einsparungen durch verringerte Arbeits­temperatur

  • Kosten­einsparungen durch erhöhte Standzeiten

  • Höhere Ausbeute pro Beschichtungs­zyklus

Die Heizelemente in einer MOCVD-Anlage werden auf 2.000 °C erhitzt. Die hohen Temperaturen machen unsere Hochleistungswerkstoffe Molybdän und Wolfram für verschiedene Abschirmungen, Gaskollektoren und Heizelemente unverzichtbar. Plansee liefert für MOCVD insgesamt über 50 verschiedene Komponenten. Wir sind anerkannter Erstausrüster von MOCVD-Anlagen, aber auch am Ersatzteilmarkt tätig. Und mit unseren verbesserten, technischen Designs und patentierten Beschichtungen sind wir für unsere Kunden weit mehr als nur Ersatz.

Kundenspezifische Designs für eine homogene Temperaturverteilung

Die Halbleiterschichten in einer LED sollen Licht mit möglichst gleicher Wellenlänge aussenden. Eine wichtige Voraussetzung ist eine homogene Temperaturverteilung in der MOCVD-Anlage. Jede Abweichung im Temperaturprofil führt später zu einer Änderung der Farbe des emittierten Lichts. In aufwendigen Berechnungen simulieren unsere Techniker mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) den MOCVD-Prozess der jeweiligen Anlage und verbessern das Design unserer Heizkomponenten. Die neuen Komponenten erhöhen die Temperaturhomogenität im Reaktorraum. Der Kunde profitiert von einer höheren Ausbeute pro Beschichtungszyklus und damit von einer höheren Produktivität.

Zusammen mit unseren Kunden entwickeln wir vor allem individuelle Designs für Heizelemente aber auch von anderen Komponenten des MOCVD Reaktors.

Simulationen, Komponenten für Epitaxieverfahren

Verlängerte Lebenszeit

 

 

Je effektiver Heizelemente Wärme abstrahlen, desto weniger stark müssen sie aufgeheizt werden. Um die Wärmeabstrahlung zu maximieren, hat Plansee ein patentiertes Beschichtungsverfahren entwickelt.

 

 

Die wolframbasierte Schicht zeichnet sich durch eine hohe Porosität aus, welche die Oberfläche der Heizelemente stark vergrößert. Der Effekt: Die Emissivität der Oberfläche steigt, die Arbeitstemperatur sinkt und die Standzeit der Heizelemente verlängert sich dadurch um mehrere Monate.

Materialien im Epitaxiereaktor dürfen auch bei Temperaturen von bis zu 2.200 °C nicht ins Schwitzen kommen. Für Plansee kein Problem. Wir fertigen für Ihre Anlage temperaturbeständige Bauteile aus Molybdän, Wolfram und speziellen Legierungen. Die Vorteile:

  • Hoher Schmelzpunkt: 
    Molybdän (Schmelzpunkt: 2.620 °C) und Wolfram (Schmelzpunkt: 3.420 °C) gehören zu den hochschmelzenden Metallen und sind mit ihren hohen Schmelzpunkten auch für Hochtemperaturprozesse bestens gerüstet.
  • Korrosionsbeständigkeit: 
    Molybdän und Wolfram sind in unterschiedlichen Atmosphären selbst bei sehr hohen Temperaturen korrosionsbeständig:
  Molybdän Wolfram
Ammoniakgas bis 1.000 °C (1.273 K)
keine Reaktion
über 1.000 °C (1.273 K)
mögliche Oberflächennitrierung
bis 1.000 °C (1.273 K)
keine Reaktion
über 1.000 °C (1.273 K)
mögliche Oberflächennitrierung
Edelgase bis zu höchsten Temperaturen
keine Reaktion
bis zu höchsten Temperaturen
keine Reaktion
Kohlendioxid Oxidation bei
über 1.200 °C (1.473 K)
Oxidation bei
über 1.200 °C (1.473 K)
Kohlenmonoxid Oxidation bei
über 1.400 °C (1.673 K)
Oxidation bei
über 1.400 °C (1.673 K)
Kohlenwasserstoffe Karburierung bei
über 1.100 °C (1.373 K)
Karburierung bei
über 1.200 °C (1.473 K)
Luft und Sauerstoff Oxidation bei
über 400 °C (673 K)
Sublimation bei
über 600 °C (873 K)
Oxidation bei
über 500 °C (773 K)
Sublimation bei
über 850 °C (1.123 K)
Stickstoff bis zu höchsten Temperaturen
keine Reaktion
(gilt für reines Molybdän)
bis zu höchsten Temperaturen
keine Reaktion
(gilt für reines Wolfram)
Wasserdampf Oxidation bei
über 700 °C (973 K)
Oxidation bei
über 700 °C (973 K)
Wasserstoff bis zu höchsten Temperaturen
keine Reaktion
(Taupunkt beachten)
bis zu höchsten Temperaturen
keine Reaktion
(Taupunkt beachten)
  • Hohe Reinheit: 
    Verunreinigungen in Reaktorbauteilen können im Betrieb auch den Halbleiter verschmutzen. Um die Halbleiterqualität und damit die Effizienz von LEDs oder Transistoren zu gewährleisten, müssen unsere Materialien besonders rein sein. Wir garantieren Ihnen eine Reinheit von über 99,97 %.

  • Niedriger Dampfdruck: 
    Unser Material eignet sich bestens für den Einsatz im Hoch- und Ultrahoch-Vakuum.

Besondere Anforderungen an die Formfestigkeit?

Molybdän und Wolfram bleiben auch bei hohen Temperaturen und häufigem Abkühlen und Aufheizen in Form. Mit speziellen Legierungen wie TZM, WVM, ML und WL haben wir die Ausdauer unserer Werkstoffe weiter optimiert. Sie überzeugen mit einer besonders hohen Kriechbeständigkeit und Materialfestigkeit.