Hva er sone-smelting?

Sone-smelting er en renseprosess for krystaller, spesielt de som brukes i halvledere, som bruker varme for å skyve urenheter fra toppen av en krystall til bunnen av en krystall. Når krystallen varmes opp, trekkes urenhetene til bunnen av krystallen og bunnen skjæres av, etterlater et renset prøve. Det er to måter å utføre sonesmelting på, med varmesonen enten stasjonær eller i bevegelse; begge oppnår lignende resultater. Soneraffinering er prosessen med å utføre smelteprosedyren flere ganger, til krystallen er fullstendig renset.

For å starte smelting av sonen plasseres en krystall i en sylindrisk digel med en frøkrystall som rager ut fra toppen. Frøkrystallen er hoveddelen som må renses, selv om noe av den andre krystallen også blir renset. Deretter tilberedes en ovn, med en smal varmesone nær sentrum, og krystallen blir langsomt utsatt for varmesonen.

Det er to hovedmetoder for å utføre en sonesmeltingsprosess. I Bridgman-metoden beveger den varme sonen seg mot digelen mens digelen står stille. Stockbarger-metoden er motsatt, med digelen som beveger seg gjennom en varmesone. Mens komplette motsetninger, gjør begge det samme.

Når krystallen blir utsatt for varmesonen, blir den smeltet. Dette gjør at urenheter i krystallen kan bevege seg fritt, og de har en tendens til å bevege seg mot den kaldere delen som ikke føres gjennom varmesonen. For å la alle urenheter bevege seg, varmes krystallen veldig sakte inntil renhetene trekkes inn i basen av krystallen. Bunndelen av krystallen sages av, etterlater en renset krystall.

For å sikre at sonesmelting er vellykket, brukes en prosess som kalles soneraffinering. Dette er det samme som sonesmelting, men krystallen blir renset flere ganger. Ved å gjøre dette flere ganger til samme krystall, kan arbeidere være sikre på at krystallen er helt fri for urenheter.

Denne renseprosessen utføres først og fremst til krystaller som brukes som halvledere, men den kan også brukes i andre applikasjoner. Halvledere er deler som brukes i prosjektering som har konduktivitet mellom en leder og isolator. Hvis det forblir urenheter i krystallen, vil de forstyrre strømmen av elektrisitet og gjøre krystallen enten for ledende eller ikke ledende nok.