Mikä on vyöhykkeen sulaminen?

Vyöhykkeen sulaminen on puhdistusprosessi kiteille, erityisesti puolijohteissa käytettäville kiteille, jotka käyttävät lämpöä epäpuhtauksien työntämiseen kiteen yläosasta kiteen pohjaan. Kun kide kuumennetaan, epäpuhtaudet vedetään kiteen pohjaan ja pohja leikataan pois, jolloin jäljelle jää puhdistettu näyte. On kaksi tapaa suorittaa vyöhykkeen sulatus: lämpövyöhyke on joko paikallaan tai liikkuu; molemmat päätyvät samanlaisiin tuloksiin. Vyöhykkeen jalostus on prosessi, jossa sulatustoimenpide suoritetaan useita kertoja, kunnes kide on täysin puhdistettu.

Alueen sulamisen aloittamiseksi kide asetetaan lieriömäiseen upokkaaseen, ja siemenkiteet työntyvät ulos ylhäältä. Siemenkiteet ovat pääosa, joka on puhdistettava, vaikka osa muista kiteistä puhdistetaan myös. Sitten valmistetaan uuni, jossa on kapea lämpöalue lähellä keskustaa, ja kide altistetaan hitaasti lämpövyöhykkeelle.

Vyöhykkeen sulatusprosessin suorittamiseen on kaksi päämenetelmää. Bridgman -menetelmässä kuuma vyöhyke liikkuu upokasta vasten, kun upokas on paikallaan. Stockbarger -menetelmä on päinvastainen, kun upokas liikkuu lämpöalueen läpi. Vaikka ne ovat täydellisiä vastakohtia, molemmat tekevät saman.

Kun kide altistetaan lämpövyöhykkeelle, se sulaa. Tämä sallii kiteessä olevien epäpuhtauksien liikkua vapaasti ja niillä on taipumus liikkua kohti kylmempää osaa, joka ei kulje lämpöalueen läpi. Jotta kaikki epäpuhtaudet voisivat liikkua, kideä kuumennetaan hyvin hitaasti, kunnes puhtaus vedetään kiteen pohjaan. Kristallin alaosa sahataan pois, jolloin jäljelle jää puhdistettu kide.

Vyöhykkeen sulamisen onnistumisen varmistamiseksi käytetään vyöhykkeen jalostusprosessia. Tämä on sama kuin vyöhykkeen sulaminen, mutta kide puhdistetaan useita kertoja. Tekemällä tämän useita kertoja samaan kiteeseen työntekijät voivat olla varmoja, että kide on täysin epäpuhdas.

Tämä puhdistusprosessi tehdään pääasiassa puolijohteina käytettäville kiteille, mutta sitä voidaan käyttää myös muissa sovelluksissa. Puolijohteet ovat tekniikassa käytettyjä kappaleita, joilla on johtavuus johtimen ja eristimen välillä. Jos epäpuhtauksia jää kiteeseen, ne häiritsevät sähkön virtausta, mikä tekee kiteestä joko liian johtavan tai ei tarpeeksi johtavan.