Silizium (Si)-Einkristalle von höchster Reinheit und Perfektion sind von entscheidender Bedeutung für anspruchsvolle Anwendungen in der Leistungselektronik, der Photonik oder in der Grundlagenforschung. Das Floating-Zone (FZ) Verfahren ist für die Züchtung solcher Kristalle prädestiniert. Unser Ziel ist es, FZ Know-how, Züchtungsmethoden und maßgeschneiderte Kristalle für neue Technologien bereitzustellen, die Trends wie Elektromobilität, intelligente und erneuerbare Energie oder das aufkommende Feld des Quantumcomputing voranbringen. 

Unsere Aktivitäten beinhalten die Weiterentwicklung des FZ und verwandten tiegelfreien Züchtungsverfahren, z.B. Pedestal Methode, Silizium Granulat Eigentiegelverfahren (SiGrEt). Für Partner aus Wissenschaft und Industrie züchten wir versetzungsfreie Kristalle mit sehr hohem Widerstand (> 10kΩ∙cm) und hoher Reinheit oder gezielter Dotierung, z.B. mit B, P, Bi, Ga, Al, Sb, Au, N. Dafür stehen uns FZ Anlagen für Kristalle mit einem Durchmesser von einigen mm bis 200 mm zur Verfügung. Ein besonderer Schwerpunkt liegt in der Züchtung von isotopenreinen ²⁸Si-Einkristallen.

Die Gruppe Czochralski (Cz) ist spezialisiert auf die Züchtung von Halbleiterkristallen der Gruppe-IV, Silizium (Si), Germanium (Ge) und den damit verbundenen Legierungen für ein breites Spektrum von Anwendungen in der Elektronik, Photonik, Plasmonik, Thermoelektrik und effizienten Röntgen- und γ-Strahlenmonochromatoren. Als Mitglied der internationalen GERDA/LEGEND-Kooperation streben wir außerdem die Herstellung ultrahochreiner Ge-Einkristalle an, die als Strahlungsdetektoren in astrophysikalischen Studien bei der Suche nach einem grundlegenden Verständnis des Universums verwendet werden sollen. Der Schwerpunkt liegt hierbei darin, die Entwicklung und Etablierung der gesamten Wertschöpfungskette im Bereich der Prozesstechnologie unter einem Dach abzuwickeln. 

• Züchtung von ultrahochreinen Ge-Einkristallen (n < 10¹¹ cm^-3), einschließlich der Reduktion von natürlichem GeO₂, isotopisch angereichertem ⁷⁶GeO₂ zu Ge sowie Zonenreinigung von Ge bis zu 12N
• Züchtungsoptimierung von hochdotierten (n > 10¹⁸ cm^-3) Ge-Kristallen unter Verwendung einer neuartigen Gasphasen-Dotierungstechnik für THz-Plasmonika-Anwendungen
• Si, Ge-Kristalle, die spezifisch dotiert sind mit exotischen Dotierstoffen wie Magensium oder Bismuth für ihre Ladungsträgerdynamischen Studien mit Freie-Elektronen-Lasern dotiert sind
• SiGe-Mosaikkristalle und Gradientenkristalle für Synchrotron-Strahllinienoptik; GeSn- und SiGeSn-Kristalle für photonische Anwendungen

Galliumarsenid (GaAs) ist neben Silizium (Si) das am häufigsten genutzte Halbleitermaterial und steht vorrangig im Mittelpunkt der Arbeiten. Die Aktivitäten fokussieren sich zum einem auf die technologische Weiterentwicklung des Vertical Gradient Freeze (VGF) - Prozesses unter Einsatz von Magnetfeldern, z.B. zur Steigerung der Prozesseffizienz. Dabei ist eine definierte Kontrolle der Strömung von entscheidender Bedeutung. Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen besteht in der VGF Züchtung von III-V-Einkristallen mit definierten Eigenschaften für die Grundlagenforschung als auch für Spezialanwendungen wie z.B. Detektoren.

• Vertical Gradient Freeze (VGF)- Züchtung von III-V-Einkristallen (ø = 4“) unter Nutzung eines KristMAG^®-Heizer-Magnet-Moduls (HMM) 
• Züchtung und Charakterisierung von III-V-VGF-Einkristallen mit Sonderspezifikationen für Forschung und Industrie
• Prozessentwicklung und Optimierung der VGF-Züchtungstechnologie
• Durchführung von Machbarkeitsstudien für den Einsatz der KristMAG^® -Technologie
• Untersuchungen zum Dotierungs- und Verunreinigungseinbau in Kristallen unter Einfluss externer Felder, wie z.B. Magnetfeld und Ultraschall