Kas yra zonos tirpimas?

Zonos lydymas yra kristalų, ypač tų, kurie naudojami puslaidininkiuose, gryninimo procesas, kurio metu šiluma išstumia priemaišas iš kristalo viršaus į kristalo apačią. Kai kristalas kaitinamas, priemaišos ištraukiamos į kristalo apačią, o dugnas nupjaunamas, paliekant išgrynintą mėginį. Yra du zonų lydymo būdai: šilumos zona stovi arba juda; abu pasiekia panašių rezultatų. Zonos rafinavimas – tai procesas, kai lydymosi procedūra atliekama kelis kartus, kol kristalas visiškai išvalomas.

Norint pradėti lydyti zoną, kristalas įdedamas į cilindrinį tiglį, o iš viršaus išlenda sėklinis kristalas. Sėklų kristalas yra pagrindinė dalis, kurią reikia išvalyti, nors kai kurie kiti kristalai taip pat bus išvalyti. Tada paruošiama krosnis su siaura šilumos zona netoli centro, o kristalas lėtai veikiamas šilumos zona.

Yra du pagrindiniai zonos lydymosi proceso atlikimo būdai. Taikant Bridgmano metodą, karštoji zona juda prieš tiglį, kol tiglis stovi. Stockbarger metodas yra priešingas, kai tiglis juda per šilumos zoną. Nors visiškai priešingi, abu daro tą patį.

Kai kristalas patenka į šilumos zoną, jis išsilydo. Tai leidžia kristalo priemaišoms laisvai judėti ir jos linkusios judėti link šaltesnės dalies, kuri nepraleidžiama per šilumos zoną. Kad visos priemaišos galėtų judėti, kristalas kaitinamas labai lėtai, kol grynumas susitraukia į kristalo pagrindą. Apatinė kristalo dalis nupjaunama, paliekant išgrynintą kristalą.

Siekiant užtikrinti, kad zonos lydymas būtų sėkmingas, naudojamas procesas, vadinamas zonos rafinavimu. Tai tas pats, kas zonos lydymas, tačiau kristalas kelis kartus išvalomas. Kelis kartus tai padarę tam pačiam kristalui, darbuotojai gali būti tikri, kad kristale nėra priemaišų.

Šis gryninimo procesas visų pirma atliekamas kristalams, kurie naudojami kaip puslaidininkiai, tačiau jis taip pat gali būti naudojamas kitoms reikmėms. Puslaidininkiai yra inžinerijoje naudojamos dalys, turinčios laidumą tarp laidininko ir izoliatoriaus. Jei kristale liktų priemaišų, jos trukdytų elektros srovei, todėl kristalas taptų arba per laidus, arba nepakankamai laidus.