Kristallzüchtung und Kristallwachstum
Die Herstellung von Kristallen im Labor nennt man »Kristallzüchtung«, die elementaren Schritte, die zur Bildung eines Kristalls führen, bezeichnet man als »Kristallwachstum«. Die Vielfalt der zu züchtenden Kristall-Materialien erfordert wegen deren verschiedenartiger Materialeigenschaften eine ganze Reihe von unterschiedlichen Kristallzüchtungsverfahren.
Die unterschiedlichen technischen Anwendungsgebiete der Kristalle erfordern bei deren Züchtung die Einstellung genau definierter Eigenschaften, die für die jeweilige Anwendung optimiert werden. Dabei müssen häufig bestimmte Kristallfehler wie z.B. Versetzungen und Ausscheidungen vermieden und wieder andere Kristalldefekte, z.B. Dotieratome mit bestimmten Konzentrationen, eingebaut werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von »defect engineering«.
Die Züchtung solcher Kristalle mit genau definierten Eigenschaften erfordern ein umfangreiches empirisches Wissen, aber auch weitreichende werkstoffwissenschaftliche Kenntnisse, die im Rahmen von Schulungen für Kristallzüchtung durch Crystal Consulting vermittelt werden.
Die zentrale wissenschaftliche Zielsetzung der Kristallzüchtung besteht darin, ein Verständnis für die Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern (z.B. Heizerleistungen, Anlagengeometrie) und den Kristalleigenschaften zu entwickeln, wie sie in der obigen Bildfolge schematisch dargestellt sind. Aus diesem Verständnis der Zusammenhänge lassen sich Computermodelle für Kristallzüchtungsprozesse entwickeln, mit denen man Kristallzüchtungsanlagen und Prozesse optimieren kann.