Τι λιώνει η ζώνη;

Η τήξη της ζώνης είναι μια διαδικασία καθαρισμού για κρυστάλλους, ειδικά εκείνες που χρησιμοποιούνται σε ημιαγωγούς, που χρησιμοποιεί θερμότητα για να ωθήσει ακαθαρσίες από την κορυφή ενός κρυστάλλου στον πυθμένα ενός κρυστάλλου.Όταν θερμαίνεται ο κρύσταλλος, οι ακαθαρσίες τραβιέται στο κάτω μέρος του κρυστάλλου και ο πυθμένας κόβεται, αφήνοντας πίσω του ένα καθαρισμένο δείγμα.Υπάρχουν δύο τρόποι τήξης ζώνης, με τη ζώνη θερμότητας είτε ακίνητη είτε κινείται.Και οι δύο φτάνουν σε παρόμοια αποτελέσματα.Η διύλιση της ζώνης είναι η διαδικασία εκτέλεσης της διαδικασίας τήξης αρκετές φορές, μέχρι να καθαριστεί ο κρύσταλλος.Ο κρύσταλλος σπόρου είναι το κύριο τμήμα που πρέπει να καθαριστεί, αν και ορισμένοι από τους άλλους κρυστάλλους θα καθαριστούν επίσης.Στη συνέχεια παρασκευάζεται ένας φούρνος, με στενή ζώνη θερμότητας κοντά στο κέντρο και ο κρύσταλλος υποβάλλεται σιγά -σιγά στη ζώνη θερμότητας.

Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι για την εκτέλεση μιας διαδικασίας τήξης ζώνης.Στη μέθοδο Bridgman, η καυτή ζώνη κινείται ενάντια στο χωνευτήριο, ενώ το χωνευτήριο είναι ακίνητο.Η μέθοδος του Stockbarger είναι το αντίθετο, με το χωνευτήριο να κινείται μέσα από μια ζώνη θερμότητας.Ενώ τα πλήρη αντίθετα, και τα δύο κάνουν το ίδιο πράγμα.

Όταν ο κρύσταλλος υποβάλλεται στη ζώνη θερμότητας, γίνεται λιωμένο.Αυτό επιτρέπει τις ακαθαρσίες στο κρύσταλλο να κινούνται ελεύθερα και τείνουν να κινούνται προς το ψυχρότερο τμήμα που δεν διέρχεται από τη ζώνη θερμότητας.Για να επιτρέπεται η μετακίνηση όλων των ακαθαρσιών, ο κρύσταλλος θερμαίνεται πολύ αργά, μέχρι να τραβηχτούν οι καθαρότητες στη βάση του κρυστάλλου.Το κατώτατο τμήμα του κρυστάλλου είναι πριονισμένο, αφήνοντας πίσω του ένα καθαρισμένο κρύσταλλο. Για να εξασφαλιστεί ότι η τήξη της ζώνης είναι επιτυχής, χρησιμοποιείται μια διαδικασία που ονομάζεται διύλιση ζώνης.Αυτό είναι το ίδιο με τη ζώνη που λιώνει, αλλά ο κρύσταλλος καθαρίζεται αρκετές φορές.Κάνοντας αυτό αρκετές φορές στον ίδιο κρύσταλλο, οι εργαζόμενοι μπορούν να είναι βέβαιοι ότι ο κρύσταλλος είναι εντελώς απαλλαγμένος από ακαθαρσίες.

Αυτή η διαδικασία καθαρισμού γίνεται κυρίως σε κρυστάλλους που χρησιμοποιούνται ως ημιαγωγοί, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε άλλες εφαρμογές.Οι ημιαγωγοί είναι κομμάτια που χρησιμοποιούνται στη μηχανική που έχουν αγωγιμότητα μεταξύ αγωγού και μονωτήρα.Εάν οι ακαθαρσίες παραμένουν στο κρύσταλλο, θα παρεμβαίνουν στη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας, καθιστώντας τον κρύσταλλο είτε υπερβολικά αγώγιμο είτε όχι αρκετά αγώγιμο.