einkristallines

Einkristallines Material, auch Monokristall genannt, bezeichnet einen Feststoff, der aus einem einzigen Kristallgitter besteht, dessen Atomanordnung im gesamten Probenvolumen eine einheitliche Orientierung aufweist. Im Gegensatz zu polycrystallinen Materialien, die aus vielen Kristallen unterschiedlicher Orientierung bestehen, fehlen bei Einkristallen Korngrenzen. Dadurch ergeben sich anisotrope Eigenschaften, das heißt elektrische, optische, mechanische und thermische Eigenschaften hängen von der Kristallrichtung ab.

Die Herstellung erfolgt durch kontrolliertes Kristallwachstum. Zu den gängigen Verfahren gehören das Czochralski-Verfahren, Bridgman-Verfahren, Floating-Zone-Verfahren, sowie Fluss- und hydrothermale Wachstumswege. Die Wahl hängt von der chemischen Zusammensetzung, Reinheit, Größe und dem vorgesehenen Anwendungszweck ab.

Einkristalline Bauteile zeichnen sich durch hohe strukturelle Integrität aus, da Korngrenzen fehlen. Sie können jedoch Defekte wie Versetzungen oder Lunkern aufweisen, die das Wachstum beeinflussen. Die Eigenschaften eines Monokristalls sind zudem stark richtungsabhängig, was gezielte Orientierung für spezialisierte Anwendungen ermöglicht. Die Qualität wird typischerweise durch Röntgenbeugung, Röntgenkristallographie oder optische Prüftechniken bewertet.

Wichtige Anwendungen finden sich in der Halbleitertechnologie (Wafer aus Silizium oder Galliumarsenid), der Optik (hochwertige Kristalle wie Quarz, Saphir, Laser- und Nichtlinearoptische Kristalle) sowie in der Luft- und Raumfahrt (Monokristall-Turbinenlegierungen) wegen erhöhter Temperatur- und Festigkeitsleistung.