ゾーン融解とは

ゾーン融解は、結晶、特に半導体で使用される結晶の精製プロセスで、熱を使用して不純物を結晶の上部から結晶の下部に押し出します。 結晶が加熱されると、不純物が結晶の底に引き寄せられ、底が切断され、精製された標本が残ります。 ゾーン融解を実行する方法は2つあり、加熱ゾーンは静止または移動のいずれかです。 どちらも同様の結果になります。 ゾーン精製は、結晶が完全に精製されるまで、融解手順を数回実行するプロセスです。

ゾーン溶融を開始するには、結晶を円筒形るつぼに入れ、種結晶を上部から突き出します。 種結晶は精製が必要な主要部分ですが、他の結晶の一部も同様に精製されます。 次に、中央付近に狭い加熱ゾーンを備えた炉が準備され、結晶はゆっくりと加熱ゾーンにさらされます。

ゾーン溶融プロセスを実行するには、主に2つの方法があります。 ブリッジマン法では、るつぼが静止している間、ホットゾーンがるつぼに対して移動します。 ストックバーガー法はその反対で、るつぼが加熱ゾーンを通過します。 完全に反対ですが、両方とも同じことをします。

結晶が加熱ゾーンにさらされると、結晶は融解します。 これにより、結晶内の不純物が自由に移動できるようになり、加熱ゾーンを通過しない冷たい部分に向かって移動する傾向があります。 すべての不純物を移動させるために、結晶が非常にゆっくりと加熱され、純度が結晶の底部に引き込まれます。 結晶の底部が切断され、精製された結晶が残ります。

ゾーン溶解が成功することを保証するために、ゾーン精製と呼ばれるプロセスが使用されます。 これはゾーン融解と同じですが、結晶は数回精製されます。 同じ結晶に対してこれを数回行うことにより、作業者は結晶に不純物がまったくないことを確認できます。

この精製プロセスは、主に半導体として使用される結晶に対して行われますが、他の用途にも使用できます。 半導体は工学で使用される部品で、導体と絶縁体の間に導電性があります。 結晶に不純物が残っていると、不純物が電気の流れを妨げ、結晶の導電性が高くなりすぎるか、導電性が低くなります。