Метод обладает рядом недостатков. Основной недостаток невозможность масштабирования, так как скорость процесса определяется скоростью диффузии примеси. Поэтому метод применяется для конечной стадии очистки при получении особо чистых веществ. Максимальные габариты лодочки длина 50 см, толщина 2 3 см, длина расплавленной зоны 5 см.
Если расплав вступает в реакцию с материалом тигля (лодочки), или очищаемое вещество имеет высокую температуру плавления (>1500 `C), применяют .
Примеси, для которых коэффициент распределения K < 1, концентрируются в расплавленной зоне и вместе с ней перемещаются к концу слитка. С другой стороны от расплавленной зоны образуются слои вещества, более чистого относительно примесей, для которых K < 1. Те примеси, для которых K > 1, наоборот, концентрируются в начале слитка. Если осуществить многократное прохождение расплавленной зоны, то примеси с K < 1 соберутся в конце слитка. Для примесей с К > 1 метод мало эффективен. Самые чистые части слитка (из середины) используются для изготовления приборов. Таким методом можно очистить германий до образцов с удельным сопротивлением порядка 70 Омgсм, в которых остается примерно один атом примеси на 1010 атомов германия.
Иногда вместо коэффициента распределения K используют коэффициент разделения a, который равен
где СS концентрация примеси в твердой фазе, СL концентрация примеси в жидкой фазе.
Один конец образца расплавляется, затем расплавленная зона начинает двигаться вдоль слитка. Длина расплавленной зоны зависит от длины слитка и составляет несколько сантиметров. Вещество плавится либо индукционными токами, либо теплопередачей в печи сопротивления. Скорость движения составляет, как правило, от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в час. Движение может осуществляться либо за счет вытягивания лодочки через неподвижную печь, либо смещением зоны нагрева. Иногда для повышения эффективности увеличивают число проходов зоны или число зон. Распределение примеси характеризуется , который равен
Лодочку помещают в горизонтальную трубу, у которой один конец может быть запаян или через него подают инертный газ. Если он запаян, то другой конец трубы соединен с вакуумной установкой.
материал лодочки не должен растворяться в очищаемом веществе или реагировать с ним.
высокая температура плавления;
Очищаемое вещество помещают в лодочку из тугоплавкого материала. Основные требования к материалу лодочки:
Рис. 1. Схема устройства для зонной плавки германия: 1 индукционные катушки; 2 расплавленные зоны; 3 очищенный германий; 4 сверхчистый германий; 5 германий с повышенным содержанием примесей; 6 графитовая лодочка;
Схема устройства для зонной плавки в лодочке приведена на рис. 1.
Зо±нная пла±вка (зо±нная перекристаллиза±ция) метод очистки , основанный на различной растворимости примесей в твердой и жидкой фазах. Метод является разновидностью , от которой отличается тем, что в каждый момент времени расплавленной является некоторая небольшая часть образца. Такая расплавленная зона передвигается по образцу, что приводит к перераспределению примесей. Если примесь лучше растворяется в жидкой фазе, то она постепенно накапливается в расплавленной зоне, двигаясь вместе с ней. В результате примесь скапливается в одной части исходного образца. По сравнению с направленной кристаллизацией этот метод обладает большей эффективностью. Метод был предложен В. Дж. Пфанном в и с тех пор завоевал большую популярность. В настоящее время метод используется для очистки более 1500 веществ.
Монокристалл высокой чистоты (99.999% = 5N), выращенный методом зонной перекристаллизации (цилиндрический объект в центре).
Материал из Википедии свободной энциклопедии
Зонная плавка Википедия
Комментариев нет:
Отправить комментарий