Способи запобігання забрудненню речовини стінками тигля; метод плаваючої зони

До цих пір мова йшла про твердої і рідкої частинах злитка, а такі удавані тривіальними фактори, як спосіб підтримування зони, не розглядалися.

Зонна плавка в горизонтальному положенні зазвичай проводиться в човнику з відповідного матеріалу, який витримує високу температуру і не взаємодіє з очисними речовинами.

Контакт злитка з човником може бути причиною забруднення кристалу компонентами або домішками з тигельних матеріалів. Фактично доводиться враховувати ще одну систему з розподілу домішок «розплав <=>човник». Хоча ступінь чистоти матеріалів, зазвичай використовуються для виготовлення човників (графіт, окис алюмінію, кварц), дуже висока, чистота, принципово досягається за допомогою зонної плавки, виявляється настільки високою, що шкідливими будуть навіть самі незначні кількості домішок. Один із способів усунення несприятливого впливу полягає в тому, що її виготовляють з матеріалу, що піддається очищенню. У цьому випадку необхідно ретельно регулювати температуру, щоб запобігти розплавлення злитка по всьому поперечному перерізу. Найпростіше використовувати зовнішній тигель з водяним охолодженням. Саме так були вирощені монокристали кремнію-в срібному тиглі, охолодженому водою.

Досить витончений спосіб полягає в тому, що злиток зміцнюють вертикально, а вузька розплавлена зона утримується силами поверхневого натягу. Таким чином можна обійтися взагалі без контейнера. Цей метод плаваючої зони вперше використовувався при очищенні кремнію, а потім і таких з'єднань, як арсенід галію.

Завдяки тому що в даному випадку вдається обійтися без контейнера, цей метод зручний при очищенні тугоплавких речовин, для яких не знайдені відповідні тигельні матеріали (наприклад, нікель, вольфрам, реній). При відповідній формі поперечного перерізу стержнів вдається розплавити широкі зони. Застосовується також і спеціальна конструкція нагрівального елемента.

Відомий ще один метод, в якому також відсутній контакт між матеріалом і тиглем, а підтримку розплавленої зони здійснюється за допомогою магнітного поля. Ступінь очищення, що досягається за допомогою зонної плавки, в ряді випадків винятково висока. Наприклад, у германії концентрацію бору, алюмінію, галію, індію, фосфору, міді, нікелю, заліза, золота вдалося зменшити до рівня 10^-10, а останнім часом навіть до 10^-12 атомів домішки на атом германію.

Хороші результати отримано і для сполук, наприклад антимоніду індію, в якому вміст деяких домішок доведено до рівня 10¹³ см ^-3~10^-9 атомів на 1 моль.

Дата добавления: 2015-10-13