Kristallzüchtungsverfahren
Die wichtigsten Kristallzüchtungsverfahren basieren auf dem Phasenübergang vom flüssigen in den festen Zustand, genannt Kristallzüchtung aus Schmelzen. Defektarme Einkristalle können nur bei Verwendung eines arteigenen Kristallkeimes gezüchtet werden.
Bei dem am häufigsten eingesetzten, nach dem Wissenschaftler Czochralski benannten Verfahren, wird der Kristall unter Rotation langsam nach oben aus einem Tiegel mit der Schmelze herausgezogen (siehe Abbildung).
Bei der nach Bridgman und Stockbarger benannten VB-Methode sowie der »Vertical Gradient Freeze« (VGF) Methode, wird die Schmelze direkt im Tiegel vom Tiegelboden aus bis zum oberen Ende gerichtet erstarrt. Ohne Verwendung eines Keimes erhält man hierbei polykristallines Material, wie es z.B. bei der Kristallisation von Silizium-Blöcken für die Photovoltaik üblich ist.
Die VB/VGF-Techniken bieten gegenüber der Czochralski Methode den Vorteil, dass man während des Züchtungsprozesses die Temperaturbedingungen besser einstellen kann. Dadurch lassen sich Kristalle mit niedrigerer Fehlerdichte herstellen. Der Nachteil besteht allerdings darin, dass die Kristalle in Kontakt mit der Tiegelwand wachsen und während des Wachstums nicht beobachtet werden können – das kann die Ausbeute bei der Kristallproduktion schmälern.
Einige wenige, technisch wichtige Kristalle können aus physikalischen Gründen nicht aus der Schmelze gezüchtet werden. So werden z.B. Quarzkristalle aus Lösungen und Siliziumkarbidkristalle aus der Gasphase hergestellt.