Silizium-28 Projekt mit Russland erfolgreich abgeschlossen

Am 29. Mai 2007 wurde am Institut für Kristallzüchtung (Berlin) der 28-Si Einkristall mit einer Masse von 4,5 kg dem Avogadroprojekt für die Herstellung von zwei 1 kg Kugeln übergeben. Damit wurde die seit dem Frühjahr 2004 unter der Leitung der PTB bestehende Kooperation zwischen acht metrologischen Staatsinstituten, internationalen Forschungslaboratorien und russischen Forschungs- und Industrieeinrichtungen über die Lieferung von ca. 5 kg Polysilizium-28 mit einem Anreicherungsgrad von über 99,985% erfolgreich beendet.

Ende 2006 wurde das Endprodukt der russischen Kooperation, ein ca. 800 mm lange und ca. 60 mm dicker Stab aus polykristallinem Si-28, an das Internationale Avogadro – Projekt in Berlin termingerecht ausgeliefert, siehe Jahresbericht für 2005. Mit einem PTB- Kolloquium in Berlin wurde am 19. März 2007 die Kooperation der PTB mit den russischen Instituten festlich beendet. In zwei Vorträgen wurde besonders auf die möglichen Anwendungen dieses Materials in Forschung und Metrologie eingegangen. Prof. Thewalt aus Vancouver/Kanada stellte neuste Arbeiten auf dem Gebiet der hochauflösenden Festkörperspektroskpie vor. Dr. Gläser aus der PTB diskutierte die Auswirkungen auf eine mögliche Neudefinition des Kilogramms.

Für die Verwendung des Materials im Avogadroprojekt wurde die Einkristallstruktur und die notwendige chemische Reinheit durch spezielle Kristallzuchtverfahren am Institut für Kristallzüchtung in Berlin hergestellt. Es waren insgesamt 9 Ziehvorgänge notwendig, 4 floatzone (FZ) Durchgänge im Vakuum zur Entfernung und Reduzierung von Sauerstoff und Kohlenstoff, weitere 5 FZ Züge zur Stauchung des ursprünglichen Durchmessers auf die gewünschte Endform, siehe Abb. 1. Die Spezifikationen des Kristalls sind: C-Gehalt: < 3 x 1015 cm^-3, O-Gehalt: < 5 x 10¹⁴ cm^-3, Anreicherungsgrad: 99,99%. Die Verunreinigungskonzentration wurde am oberen Ende des in Abb.1 gezeigten Kristalls bestimmt, wo aufgrund des Ziehverfahrens ein Maximum an Verunreinigung auftritt. Aus den bauchigen Teilen des Kristalls werden z.Z. in Australien 1 kg Kugeln zur Bestimmung der Kristalldichte hergestellt.

Versetzungsfreier ²⁸Si Einkristall nach erfolgreichem FZ - Ziehvorgang