O que é o derretimento da zona?

O derretimento por zona é um processo de purificação de cristais, especialmente aqueles usados ​​em semicondutores, que usa calor para empurrar impurezas do topo de um cristal para o fundo de um cristal. Quando o cristal é aquecido, as impurezas são puxadas para o fundo do cristal e o fundo é cortado, deixando para trás uma amostra purificada. Existem duas maneiras de executar a fusão da zona, com a zona de calor estacionária ou em movimento; ambos chegam a resultados semelhantes. O refino de zona é o processo de executar o procedimento de fusão várias vezes, até que o cristal seja completamente purificado.

Para iniciar a fusão da zona, um cristal é colocado em um cadinho cilíndrico, com um cristal de semente saindo do topo. O cristal de semente é a parte principal que precisa ser purificada, embora alguns dos outros cristais também sejam purificados. Um forno é então preparado, com uma zona de calor estreita perto do centro, e o cristal é lentamente submetido à zona de calor.

Existem dois métodos principais para executar um processo de fusão da zona. No método Bridgman, a zona quente se move contra o cadinho enquanto o cadinho está estacionário. O método Stockbarger é o oposto, com o cadinho movendo-se através de uma zona de calor. Enquanto opostos completos, ambos fazem a mesma coisa.

Quando o cristal é submetido à zona de calor, ele se torna derretido. Isso permite que as impurezas do cristal se movam livremente e tendem a se mover em direção à porção mais fria que não está sendo passada pela zona de calor. Para permitir que todas as impurezas se movam, o cristal é aquecido muito lentamente, até que as purezas sejam atraídas para a base do cristal. A parte inferior do cristal é serrada, deixando para trás um cristal purificado.

Para garantir que a fusão da zona seja bem-sucedida, é usado um processo chamado refinamento da zona. É o mesmo que a zona de fusão, mas o cristal é purificado várias vezes. Ao fazer isso várias vezes com o mesmo cristal, os trabalhadores podem ter certeza de que o cristal está totalmente livre de impurezas.

Esse processo de purificação é feito principalmente para cristais usados ​​como semicondutores, mas também pode ser usado em outras aplicações. Semicondutores são peças usadas em engenharia que têm condutividade entre um condutor e um isolador. Se as impurezas permanecessem no cristal, elas interfeririam no fluxo de eletricidade, tornando o cristal muito condutor ou não condutor o suficiente.