зонная плавка

зо́нная плавка

(зонная кристаллизация), процесс глубокой очистки вещества в технологии полупроводниковых материалов. Зонная плавка осуществляется расплавлением небольшого участка (зоны) или нескольких участков твёрдого слитка и последовательным их перемещением вдоль слитка.

Принципиальная схема зонной плавки показана на рисунке. Слиток металла 2 помещают в контейнер-лодочку 1, который устанавливается в кварцевой трубе 3. Вслед за движущейся расплавленной зоной 5 происходит кристаллизация металла 6. В ряде случаев очищаемый материал помещается в вертикально расположенный цилиндрический контейнер. Нагрев для создания расплавленной зоны осуществляется нагревателями сопротивления 4, токами высокой частоты, электродуговым и электронно-лучевым способами. Для исключения возможного загрязнения материала слитка из окружающей среды зонную плавку проводят в вакууме или атмосфере инертного газа. Очистка материала происходит вследствие различного распределения примесей между твёрдой и жидкой фазами. Для достижения глубокой очистки требуется, как правило, большое число (не менее 10) проходов расплавленной зоны. Остаточное содержание примесей в очищенном таким способом материале составляет не более 10-4 % масс (1 атом примеси на 1 000 000 атомов основного вещества).

Схема горизонтальной зонной плавки

Зонная плавка высокореакционных материалов осуществляется бестигельным методом: слиток располагают вертикально и закрепляют сверху и снизу. Расплавленный участок такого слитка удерживается между твёрдыми участками силами поверхностного натяжения и может перемещаться вдоль слитка вверх и вниз (метод бестигельной зонной плавки). Вращение твёрдых частей кристалла относительно друг друга вокруг вертикальной оси обеспечивает перемешивание расплава в жидкой зоне и возможность получения кристаллов цилиндрической формы. Горизонтальная зонная плавка применяется для производства особо чистых кристаллов кремния, индия, галлия, других металлов и соединений, используемых в производстве полупроводниковых приборов.