¿Qué es la zona de fusión?
La fusión de zonas es un proceso de purificación de cristales, especialmente los utilizados en semiconductores, que utiliza calor para empujar las impurezas desde la parte superior de un cristal hasta el fondo de un cristal. Cuando el cristal se calienta, las impurezas se tiran hacia el fondo del cristal y el fondo se corta, dejando una muestra purificada. Hay dos formas de realizar la fusión de la zona, con la zona de calor estacionaria o en movimiento; ambos llegan a resultados similares. La refinación de zona es el proceso de realizar el proceso de fusión varias veces, hasta que el cristal se purifica por completo.
Para comenzar la fusión de la zona, se coloca un cristal en un crisol cilíndrico, con un cristal semilla sobresaliendo desde la parte superior. El cristal semilla es la porción principal que necesita ser purificada, aunque algunos de los otros cristales también serán purificados. Luego se prepara un horno, con una zona de calor estrecha cerca del centro, y el cristal se somete lentamente a la zona de calor.
Hay dos métodos principales para realizar un proceso de fusión de zona. En el método Bridgman, la zona caliente se mueve contra el crisol mientras el crisol está estacionario. El método Stockbarger es lo opuesto, con el crisol moviéndose a través de una zona de calor. Si bien los opuestos completos, ambos hacen lo mismo.
Cuando el cristal se somete a la zona de calor, se funde. Esto permite que las impurezas en el cristal se muevan libremente, y tienden a moverse hacia la parte más fría que no pasa a través de la zona de calor. Para permitir que se muevan todas las impurezas, el cristal se calienta muy lentamente, hasta que las purezas se introducen en la base del cristal. La parte inferior del cristal se corta, dejando un cristal purificado.
Para garantizar que la fusión de la zona sea exitosa, se utiliza un proceso llamado refinación de zona. Esto es lo mismo que la zona de fusión, pero el cristal se purifica varias veces. Al hacer esto varias veces con el mismo cristal, los trabajadores pueden estar seguros de que el cristal está completamente libre de impurezas.
Este proceso de purificación se realiza principalmente en cristales que se usan como semiconductores, pero también se puede usar en otras aplicaciones. Los semiconductores son piezas utilizadas en ingeniería que tienen conductividad entre un conductor y un aislante. Si las impurezas permanecen en el cristal, interferirían con el flujo de electricidad, haciendo que el cristal sea demasiado conductor o no lo suficientemente conductor.