Co to jest topnienie strefy?

Topienie strefy jest procesem oczyszczania kryształów, szczególnie tych stosowanych w półprzewodnikach, które wykorzystują ciepło do przesuwania zanieczyszczeń z góry kryształu do dna kryształu.Gdy kryształ jest podgrzewany, zanieczyszczenia są ciągnięte na dno kryształu, a dno jest odcięte, pozostawiając oczyszczoną próbkę.Istnieją dwa sposoby wykonywania topnienia strefy, ze strefą cieplną albo stacjonarną lub poruszającą się;Oba osiągają podobne wyniki.Rafinacja stref jest procesem wykonywania procedury topnienia kilkakrotnie, dopóki kryształ zostanie całkowicie oczyszczony.

Aby rozpocząć topnienie strefy, kryształ jest umieszczany w cylindrycznym tyglu, z kryształem nasion wychodzącym z góry.Kryształ nasion jest główną częścią, którą należy oczyszczyć, chociaż niektóre inne kryształy również zostaną oczyszczone.Następnie przygotowuje się piec z wąską strefą cieplną w pobliżu środka, a kryształ powoli poddawany jest strefie cieplnej.

Istnieją dwie główne metody wykonywania procesu topnienia strefy.W metodzie Bridgmana gorąca strefa porusza się przeciwko tygle, podczas gdy tygla jest nieruchomy.Metoda Stockbargera jest odwrotna, a tygla przesuwa się przez strefę ciepła.Podczas kompletnych przeciwieństw, oba robią to samo.

Gdy kryształ jest poddawany strefie cieplnej, staje się stopiony.Pozwala to na swobodne poruszanie się zanieczyszczeń w krysztale i mają tendencję do poruszania się w kierunku chłodniejszej części, która nie przechodzi przez strefę ciepła.Aby umożliwić poruszanie się wszystkich zanieczyszczeń, kryształ jest podgrzewany bardzo powoli, dopóki czystości zostaną wciągnięte w podstawę kryształu.Dolna część kryształu jest odcięta, pozostawiając oczyszczony kryształ.

Aby upewnić się, że topnienie strefy się powiodło, stosuje się proces o nazwie rafinacja stref.To jest to samo, co topnienie strefy, ale kryształ jest oczyszczany kilka razy.Robiąc to kilka razy do tego samego kryształu, pracownicy mogą być pewni, że kryształ jest całkowicie wolny od zanieczyszczeń.

Ten proces oczyszczania odbywa się przede wszystkim do kryształów używanych jako półprzewodników, ale może być również stosowany w innych zastosowaniach.Półprzewodniki są elementami stosowanymi w inżynierii, które mają przewodność między przewodnikiem a izolatorem.Gdyby zanieczyszczenia pozostaną w krysztale, zakłócałyby przepływ energii elektrycznej, czyniąc kryształ albo zbyt przewodzący, albo nie przewodzący.