ذوب ناحیه‌ای

ذوب ناحیه‌ای (یا فرایند پالایش ناحیه‌ای یا ناحیه شناور یا ناحیه ذوب در حال حرکت) گروهی از روش‌های مشابه پالایش بلورها است که در آن یک ناحیه باریک از یک بلور ذوب می‌شود و این ناحیه مذاب در امتداد بلور حرکت می‌کند. ناحیه مذاب در لبه جلو جامد ناخالصی ذوب می‌شود و در حین حرکت از درون شمش، ماده خالص تری را در پشت خود جامد می‌گذارد. ناخالصی‌ها در مذاب متمرکز شده و به یک انتهای شمش منتقل می‌شوند. پالایش ناحیه‌ای توسط جان دزموند برنال[1] اختراع شد و توسط ویلیام گاردنر فن در آزمایشگاه‌های بل بعنوان روشی برای تهیه مواد با خلوص بالا، عمدتاً نیم‌رساناها، برای تولید ترانزیستور توسعه یافت. اولین استفاده تجاری خود در ژرمانیم بود، پالایش شده به یک اتم ناخالصی در هر ده میلیارد،[2] اما این روند را می‌توان به تقریباً هر سیستم حل‌شده-حلالی با داشتن یک تفاوت غلظت قابل ملاحظه بین فازهای جامد و مایع در حالت تعادل گسترش داد.[3] این فرایند، به ویژه در فرایند مواد نیم‌رسانا، به عنوان فرایند ناحیه‌ای شناور نیز شناخته می‌شود.

یک نمودار از فرایند پالایش ناحیه‌ای عمودی مورد استفاده برای رشد یخ تک بلوری از یک ماده اولیه چند بلوری. همرفت موجود در مذاب نتیجه بیشینه چگالی آب در ۴ درجه سانتی گراد است.
کریستال سیلیکون در آغاز روند رشد
کریستال سیلیکون در حال رشد
تک‌کریستال تانتال با خلوص بالا (5N)، ساخته شده توسط فرایند ناحیه‌ای شناور (جسم استوانه ای در مرکز)
تبلور
مفاهیم
بلوری شدن · رشد بلور
Recrystallization · بذر بلور
Protocrystalline · تک‌بلور
روش‌ها و فناوری
Boules
Bridgman–Stockbarger technique
Czochralski process
Fractional crystallization
Fractional freezing
سنتز هیدروترمال
Laser-heated pedestal growth
Crystal bar process
اصول
هسته‌زایی · بلور
ساختار بلوری · جامد
(سمت چپ) فن، در سمت چپ، اولین لوله پالایش ناحیه‌ای را نشان می‌دهد، آزمایشگاه‌های بل، ۱۹۵۳
(راست) پالایش ناحیه‌ای عمودی، ۱۹۶۱. سیم پیچ گرمایش القایی بخشی از شمش فلزی در لوله را ذوب می‌کند. سیم پیچ به آرامی به پایین لوله حرکت می‌کند و ناحیه مذابی را به انتهای شمش منتقل می‌کند.

جستارهای وابسته

  • انجماد کسری
  • تقطیر انجمادی
  • ویفر

منابع

  1. Brown, Andrew (2005-11-24). J. D. Bernal: The Sage of Science. ISBN 978-0-19-851544-9.
  2. ”Zone melting”, entry in The World Book Encyclopedia, Volume 21, W-X-Y-Z, 1973, page 501.
  3. Float Zone Crystal Growth
  • William G. Pfann (1966) Zone Melting, 2nd edition, John Wiley & Sons.
  • Hermann Schildknecht (1966) Zone Melting, Verlag Chemie.
  • Georg Müller (1988) Crystal growth from the melt Springer-Verlag, Science 138 pages شابک ۳−۵۴۰−۱۸۶۰۳−۴ ، شابک ۹۷۸−۳−۵۴۰−۱۸۶۰۳−۸
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.