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FERTIGUNG

20-kW-Lasersystem

Fotos: Fraunhofer ILT, Aachen.

Mit der Hochleistungsoptik des
Fraunhofer ILT werden in Japan
Galliumoxid-Kristalle mit einem
20-kW-Diodenlaser hergestellt.

Herstellung hochreiner Kristalle

Für die Leistungselektronik in Elektroautos oder in der Photovoltaik werden hochreine Halbleiterkri-
stalle benötigt. Industrielle Relevanz besitzen derartige Kristalle ab einem Durchmesser von 2 Zoll.
Forschende aus Japan und Deutschland haben jetzt eine Methode entwickelt, um solche Kristalle ohne
Tiegel mit einem laserbasierten Prozess herzustellen. Das Team des Fraunhofer-Instituts für Laser-
technik ILT in Aachen hat dafür eine prozessoptimierte Hochleistungsoptik entwickelt, die zusammen
mit einem 20-kW-Laser eingesetzt wird.
In der modernen Elektrotechnik herzustellen, werden bislang
müssen relativ große Leistun- vor allem tiegelbasierte Metho-
gen schnell geschaltet werden. den wie das Czochralski- oder
Die Elektronik dafür basiert das Edge-Defined-Film-Fed-
auf Wide-Bandgap-Halbleitern Growth(EFG)-Verfahren ge-
wie zum Beispiel Galliumoxid nutzt. Dabei ist die Reinheit des
(Ga 2O 3). Mit einem Schmelz- Kristalls durch die Diffusion
punkt von etwa 1.800 °C lässt des Tiegelmaterials allerdings
sich dieses Material aus der beschränkt.
Schmelze züchten und somit
einfacher herstellen als ande-
re Wide-Bandgap-Halbleiter
wie Siliziumcarbid (SiC) oder Die Optik für das laserdio-
Galliumnitrid (GaN), die mit- dengestützte Zonenschmelz-
tels aufwendiger Gasphasen- verfahren LDFZ (Laser Di-
abscheidung gezüchtet werden. ode Floating Zone) mit 20
kW Leistung ist komplett
Um Galliumoxid-Kristalle wassergekühlt.
18 Ausgabe 5–2024