Hvad er zoneraffinering?
Zoneraffinering er en teknik virksomheder kan bruge til produktion af meget rene krystaller til komponenter som transistorer. Ved denne fremgangsmåde tvinges urenheder i en gryn eller metalmasse til den ene eller anden ende gennem en række smelte- og afkølingsfaser. Dette efterlader en del af for det meste rent materiale, der er tilgængeligt til brug i frøkrystaller og andre komponenter. Oprettelsen af denne teknik stammer fra det 20. århundrede som en af en række metoder opfundet af halvlederproducenter og lignende virksomheder for at imødekomme behovet for meget rene materialer.
I processen med raffinering af zonen tager en tekniker en gryn af materiale og fører det meget langsomt gennem et rør med varmeelementer. Varmeelementerne opvarmer hele tværsnit hele vejen igennem til smeltepunktet og skaber en zone midt i den faste gød, der er i en flydende tilstand. Ved grænsen mellem faststof og væske udfælder urenheder ud på det atomære niveau. De er muligvis ikke synlige, men deres tilstedeværelse kan forårsage alvorlige problemer med produkter fremstillet ved hjælp af denne gød, hvilket gør raffinering til en kritisk del af præparatet.
Nogle urenheder reducerer smeltepunktet, mens andre hæver det. Urenhederne vil alle sammenklynge sig omkring den ene ende af gangen. Gennem flere passeringer kan teknikeren tvinge urenhederne ud og efterlade en for det meste ren gød med en vis forurening i en fjern ende. Denne ende kan fjernes for at fremstille en raffineret og meget ren gryde. Det skal have en meget stabil krystallinsk struktur, da ingen urenheder forstyrrer gitteret i forbindelserne mellem individuelle atomer.
Denne teknik kræver noget specialudstyr og en høj grad af kontrol. Teknikeren har brug for den rigtige temperatur for en given komponent for at forhindre problemer med zinkraffinering. Det er også nødvendigt omhyggeligt at kontrollere hastigheden under zoneraffinering, da gangen gentagne gange bevæger sig gennem udstyret. Renhed i det større arbejdsmiljø er også kritisk, fordi teknikere ikke ønsker at introducere nye materialer til deres rensede barrer ved at håndtere dem i forurenede rum.
Efter raffinering af zonen er færdig, kan teknikeren omhyggeligt håndtere og pakke den rensede gød til brug i et andet anlæg eller transport til et andet område. Meget omhyggelig kontrol er nødvendig under hele processen, inklusive gentagne kontroller af materialets renhed og kvalitet. Dette reducerer mængden af affald i produktionen af halvledere og lignende komponenter og begrænser risikoen for, at en urenhed vil rejse nedstrøms og forårsage en kaskade af problemer.