Пфанна метод

Для получения германия высокой чистоты пользуются зонной плавкой. Этот общий метод глубокой очистки веществ был разработан (1952 г., Пфанн, Германия) в связи с необходимостью получения особо чистого германия для полупроводниковой техники, [c.379]

На рис. 33 для сравнения приведена кривая 1, рассчитанная по уравнению (П1.25), и кривая 2, взятая из работы В. Пфанна. Обе кривые построены для одних и тех же параметров процесса, в частности для а=0,1. Из рисунка следует, что для большей части слитка ( 70%) приближенный расчет концентрационного профиля по уравнению (И1.25) хорошо согласуется с точным решением. Поскольку выход продукта обычно не превышает указанной величины, то выражением (111.25) можно пользоваться при оценках глубины очистки методом зонной перекристаллизации. [c.124]

Для получения германия высокой чистоты пользуются зонной плавкой. Этот общий метод глубокой очистки веществ был разработан (1952 г., Пфанн, Германия) в связи с потребностью особо чистого германия для полупроводниковой техники. Mej OM зонной плавки получают германий с содержанием примесей порядка 10" %. [c.384]

Метод направленной кристаллизации в аппаратурном оформлении является наиболее простым из всех процессов очистки жидкостей, основанных на упорядоченном движении фронта кристаллизации. Теория метода подробно изложена в монографии Пфанна [16]. [c.483]

Благодаря простоте методов нормальной направленной кристаллизации их удобно применять для оценки коэффициента распределения компонентов при других процессах направленной кристаллизации. Так, Пфанн [10, с. 34] предложил до проведения зонной перекристаллизации провести нормальную направленную кристаллизацию очищаемого вещества, определить значение эффективного коэффициента распределения и на основании полученных данных предварительно оценить ход и результаты зонной перекристаллизации. [c.107]

Зонную плавку можно использовать и для очистки обычных жидкостей. После затвердевания таких жидкостей через твердую фазу прогоняют с помощью локального нагревателя расплавленную зону, как описано выше. Таким способом очищали воду и органические жидкости [23]. Был предложен метод очистки жидкостей путем образования в ней твердой зоны. Однако это вряд ли целесообразно. Для зонной очистки необходимо, чтобы перемешивание в движущейся зоне происходило значительно (на порядки) быстрее, чем в объеме кристалла (Пфанн [1]). Очевидно, это требование не выполняется в условиях только что описанного эксперимента. [c.20]

Если во всей системе поддерживать определенное давление пара примеси, то можно сохранить постоянной и ее концентрацию в расплаве [162]. Выращивание кристаллов с равномерным распределением примесей можно производить с помощью одного из методов зонной плавки —зонного выравнивания (Пфанн [1], см. также [163]). При прохождении через однородный слиток расплавленная зона обогащается растворенной примесью (при й < 1) или обедняется ею (при 1). [c.41]

Одним из наиболее эффективных методов глубокой очистки материалов является зонная плавка, изобретенная в 1952 г. В. Пфаном. Метод основан на явлении распределения примеси между / [c.101]

Методы очистки могут быть физическими либо химическими. Физические методы включают дистилляцию, сублимацию, испарение летучих примесей, рекристаллизацию из расплава, фракционную кристаллизацию, электролиз жидкостей или твердых веществ, жидкостную экстракцию, хроматографию, ионный обмен. Важнейшим из них и наиболее общим является предложенный Пфанном метод зонной плавки—частный метод перекристаллизации из расплава (далее мы обсудим его). Все остальные методы полезны в тех случаях, когда зонная плавка неэффективна, или же они используются в сочетании с методом зонной плавки, а область открывает простор для проявления изобретательности, здесь можно применить также такие современные методы, как ионный обмен и хроматография, не получившие пока широкого распространения в этой области. Например, проблема получения сверхчистого никеля с соотношением N1 Ре или N1 Со, равным 10 1, давно ждала своего решения. Вследствие сходства физико-химических свойств всех трех металлов зонная плавка была неэффективной, хотя этим методом удается хорошо очистить никель от всех других примесей. При такой концентрации железо и кобальт препятствуют исследованию энергетических зон никеля по причинам, аналогичным указанным в разд. 4.1 (так как примесные атомы действуют как центры рассеяния электронов). Однако в аналитической химии развиты методы ионообменного разделения железа, кобальта и никеля. Если железо и кобальт отделить от никеля этим способом в водном растворе соли, а затем никель электролитически осадить и подвергнуть зонной плавке, с тем чтобы отделить от других элементов, то можно получить металл высокой степени чистоты с содержанием примесей железа и кобальта в десять —сто раз меньшим, чем при любых других доступных методах очистки. [c.212]

По способам практического осуществления группа кристаллизационных методов весьма обширна нормальная направленная кристаллизация (метод Бриджмена), вытягивание из расплава (метод Чохраль-ского), зонная перекристаллизация или плавка (метод Пфанна), метод Вернейля и т. п. Однако метод Вернейля принципиально аналогичен методу зонной плавки, а методы Бриджмена и Чохральского описываются единой теорией. Поэтому рассмотрим лишь два основных метода кристаллизационной очистки и выращивания монокристаллов вытягивание из расплава и зонную плавку. [c.69]

Большая точность достигается в методах численного решения уравнения (111.22) -применительно к заданным параметрам процесса и при определенных граничных условиях (слиток бесконечной длины, полубесконечный слиток, слиток конечной длины, направленная кристаллизация в конце слитка в одну зону). Наибольшую известность из них П0луч1ил метод Хемминга. Сущность его заключается в рассмотрении баланса по примеси для зоны, движущейся по слитку. При этом условно принимается, что движение зоны происходит не непрерывно, а как бы маленьким скачками. Это дает возможность проводить вычисления в конечных разностях и последовательно рассчитывать изменение содержания примеси по длине слитка от одного прохода зоны к другому. Соответствующие вычисления выполняются с использованием ЭВМ по составляемой программе в итоге получают данные для построения искомой концентрационной кривой. Результаты таких расчетов-для различных сочетаний параметров процесса зонной перекристаллизации представлены, например, в отмеченной выше работе В. Пфанна в виде большого набора кривых. Последние позволяют оценить ожидаемую степень очистки при заданных выходе продукта и числе проходов зоны. [c.124]

До 1952 г. встречались единичные публикации, посвященные методу зонной плавки. Фактически заслуга создания метода принадлежит Пфанпу, который впервые не только четко сформулировал основные положения процесса зонной плавки, но и провел фундаментальные исследования в области теории и аппаратурного оформления ЭТ01-0 процесса. Влииние работ Пфанна на исследования в данном направлении чрезвычайно велико. Авторы почти каждой оригинальной или обзорной публикации в числе первых ссылаются на мон01 рафию Пфанна [1]. в которой ее автор суммирует результаты своих работ по рассматриваемому методу. Среди зарубежных ученых, достигших значительны [c.318]

Если распределение примеси после одного прохода зоны легко описать несложным уравнением, то при дальнейших проходах, когда область пониженной концентрации примеси в начале образца начинает расти, точная математическая характеристика процесса становится крайне затруднительной. Предложены расчетные методы, перечень которых приводится в работе [22], однако псе они отличаются сложностью и громоздкостью и базируются па различных упрощающих допущениях. На практике лучше прибегнуть к соответствующим графическим данным, приводиM7.IM, например, н монографии Пфанна [1]. [c.325]

X. С. Багдасаровым [3] разработана система автоматического контроля границы расплав—кристалл при ГНК, которая позволяет автоматически определять скорость роста или расплавления кристалла. Главная рабочая часть системы — лазерный локатор. Метод основан на различии положения поверхностей расплава и кристалла поверхность расплава всегда горизонтальна, поверхность кристалла имеет некоторый наклон, обусловливаемый мас-сопереносом, причины которого рассмотрены У. Г. Пфаном. Следует подчеркнуть, что данным методом определяется положение не собственно границы кристалл — расплав, а только линии ее выхода на поверхность. [c.170]

Для всех кристаллов ИАГ, выращенных методом ГНК, характерно постепенное уменьшение их высоты от затравки к концу кристалла. Причина этого объяснена У. Г. Пфаном. Если плотность кристалла больше, чем плотность его расплава, то при кристаллизации методом ГНК происходит перенос массы в сторону, противоположную движению зоны. ИАГ относится к таким веществам. У. Г. Пфан приводит формулу расчета интенсивности и направления переноса массы /1 =/io(l—g) - где А —толщина кристалла в определенном сечении, мм ho—высота расплава к началу кристаллизации, мм g — доля затвердевшего расплава а — отношение плотности кристалла и расплава. [c.174]

При равновесном замораживании скорость затвердевания столь низка, что диффузия приводит к выравниванию концентраций примеси в твердой и жидкой фазах (рис. 7, а). При нормальном замораживании с конечной скоростью диффузия в твердой фазе не приводит к равномерной концентрации, а концентрация в жидкости может быть, а может и не быть однородной. Обычно она неоднородна, поскольку примесь проникает в расплав быстрее, чем она может удаляться диффузией. Концентрацию в твердой фазе по мере ее образования определяет концентрация в обогащенном диффузионном слое на границе раздела фаз, а не средняя концентрация в жидкости. Эффективный коэффициент распределения к определяет отношение концентрации в твердой фазе к концентрации в массе жидкости. Концентрационные соотношения на границе раздела фаз представлены на рис. 7, б, где Сх,(о) — концентрация примеси в жидкости на границе раздела. Стационарное состояние достигается, если концентрация примеси в расплаве на границе раздела фаз С1,(о) становится равной Со1к. Методы определения величины б, толщины диффузионного слоя, обсуждены Пфанном [89]. [c.172]

Чем быстрее зоны двигаются через цилиндрический образец, тем больше эффективный коэффициент распределения будет приближаться к единице. Пфанн проанализировал разделение при оптимальной скорости перемещения зоны [94]. В общем случае органические соединения в отсутствие перемешивания можно очищать методом зонной плавки со скоростями от 10 до 50 мм1час [7, 122]. [c.177]

Пфанн обсудил применение в методе зонной очистки третьего компонента . Этим компонентом по существу является растворитель, используемый в непрерывной фракционной кристаллизации [93]. Подобная техника была применена для разделения фракций полистирола с различным молекулярным весом методом зонной плавки раствора исходного полимера в нафталине [83]. Элдиб использовал тот же метод, который он назвал методом зонного осаждения , для фракционирования полимеров и разделения других смесей (34). [c.179]

Зонная плавка, впервые предложенная в 1952 г. Пфанном [69], состоит в образовании относительно короткой расплавленной зоны в бруске или, как его обычно называют, слитке твердого вещества. Расплавленную зону перемещают вдоль бруска при этом во время прохождения границы расплав — кристалл вдоль бруска создаются условия для сегрегирования примесей между зонами расплава и твердого вещества. Принципиальная схема прибора горизонтальной зонной плавки, приспособленного для образования монокристалла из зародыша, изображена на рис. 37. Характерное различие между зонной плавкой и процессом обычного вымораживания, который имеет место в методе Бриджмена — Стокбарджера, состоит в том, что в первом случае в любой момент времени бывает расплавлена только часть твердого вещества этим обеспечиваются условия, при которых избирательное сегрегирование примесей при неоднократном прохождении расплавленной зоны можно использовать для полного их удаления в процессе кристаллизации. [c.234]

Открытый Пфанном (1952) метод зонной очистки заключается в протягивании бруска неочищенного германия через узкую печь образующаяся при этом расплавленная зона по мере продвижения бруска через печь перемещается вдоль него и уносит за собой примеси (рис. 9.3). Многократным повторением этого процесса можно достигнуть высокой степени чистоты. [c.345]

Метод зонной очистки, предложенный Пфаном в 1952 г., заключается в протягивании бруска металла через узкую печь. Расплавленная зона по мере продвижения бруска через печь переме щается вдоль него и при этом уносит примеси. [c.108]

Эти первые данные заставили провести очень тщательную очистку металлов обычной чистоты, в частности алюминия. Для этой цели был применен метод зонной плавки , введенный Пфанном, для получения очень чистого германия, использование которого в электронике широко всем известно. [c.354]

Зонную плавку, по-видимому, считают в основном методом очистки. Для этой цели она впервые была использована Пфанном в 1952 г. [81] и с тех пор является основным методом очистки полупроводников. Мы не будем останавливаться на вопросе о применении зонной плавки для очистки. В этом аспекте метод подробно освещен в многочисленных статьях, обзорах и в прекрасной книге [81]. Но зонная плавка может использоваться как метод выращивания монокристаллов, и даже в процессе очистки часто образуются монокристаллы. Движующуюся зону применяли для получения монокристаллов Капица [22] и позже Андраде и Роско [23]. Роль зоны сводилась при этом (и до сих пор сводится при выращивании кристаллов) к образованию градиента температуры вблизи границы роста. На долю же Пфаннз [c.219]

Зонная плавка с градиентом температуры была предложена Пфанном и впервые применена им одновременно к очистке и к выращиванию кристаллов [115, 116]. Суть ее в том, что благодаря наличию температурного градиента по всему образцу проходит подвижная узкая зона растворителя. На фиг. 7.32 показана схема метода зонной плавки с градиентом температуры вместе с соответствующей диаграммой состояния. На диаграмме состояния А — растворяемое вещество (выращиваемый кристалл), а В — растворитель. Допустим, что у нас имеется тонкий слой твердого растворителя В между двумя блоками чистого растворяемого вещества Л. Поместим всю систему в поле температурного градиента так, чтобы температура слоя превышала самую низкую температуру плавления в рассматриваемой системе, а самая высокая температура оставалась ниже температуры плавления выращиваемого кристалла А. В этих условиях слой будет растворять в себе некоторое количество компонента А и толщина его будет увеличиваться. Если при этом T1зона перемещается в направлении Ti. Когда она окажется в области Т2—Т3, у более холодной поверхности раздела будет происходить растворение А, продолжающееся до тех пор, пока не установится соответствующая равновесная концентрация Сз, отвечающая линии ликвидуса. Растворение А у более горячей поверхности продолжается до установления концентрации Сг (Сг>Сз). Возникший градиент концентрации вызывает диффузию компоненты А в направлении более холодной поверхности раздела, где раствор становится пересыщенным (переохлажденным) и при концентрации компонента В, равной кС (где к — коэффициент распределения), происходит кристаллизация компонента А. [c.334]

Зонная очистка представляет собой частный случай метода зонной плавки, разработанного Пфанном (1952) для очистки материалов, используемых в качестве полупроводников в транзисторных диодах и других электронных устройствах. При изготовлении этих материалов требуется сверхвысокая чистота таких элементов, как германий или кремний. В первых опытах Пфанна рас- плавленную зону создавали, продвигая длинный стержень германия через короткую печь. Оказалось, что примеси продвигались вперед, и многократное повторение этого процесса повышало степень очистки. В некоторых опытах содержание примеси доводили до 10 ч. Начиная с 1952 г. появилось много статей, описывающих применение этой техники для очистки металлов, неорга" нических и органических веществ. Зонную плавку применяли для концентрирования примесей до их анализа, а разновидность метода была использована для выравнивания состава вдоль стержня. [c.9]

Решения уравнения (28) были даны Хаммингом (см. Пфанн, 1952, 1958), Лордом (1953), Рессом (1954), Милликеном (1955) и Бирманом (1955). Их методы несколько различаются, но полученные результаты находятся в хорошем соответствии. Детали расчетов можно найти в работах указанных выше авторов. Однако для изучения поведения органических веществ в процессе зонной очистки из теории требуется скорее руководство для действия, чем детальные расчеты коэффициента распределения. Действительно, органическим веществам свойственно содержание нескольких примесей, некоторые из них обычно неизвестны, а для известных примесей редко измеряют коэффициент распределения. [c.34]

Если известно начальное распределение компонентов в образце, то для расчета распределения после конечного числа зонных проходов может быть применен метод Хамминга (Пфанн, 1952, 1958) или метод, используемый Буррисом, Стокманом, и Диллоном (1955). Образец мысленно делят на равные сегменты такой длины, чтобы расплавленная зона состояла из целого числа этих сегментов, например из 4, 5 или более. Предпола гают, что зона мгновенно проходит длину одного сегмента. Состав осажденного твердого вещества в сег- [c.146]

Впервые распределение концентраций при нормальной направленной кристаллизации для рассматриваемого варианта математически описано Галливером в 1913 г., получившим уравнение (П.З). Впоследствии это соотношение неоднократно выводили другие авторы, в том числе Пфанн [10]. Было бы правильно называть это уравнение (и соответствующие допущения) уравнением и допущениями Галливера— Пфанна, учитывая большой вклад Пфанна в развитие методов направленной кристаллизации. [c.63]

Кроме уравнения Пфанна (П.29) цредложены другие, более точные, но и значительно более сложные методы расчета предельного распределения концентрации. Краткий обзор этих методов можно найти в монографии Пфанна [10, с. 63]. Рассмотрим сравнительно простой метод точного расчета предельного распределения [82]. Для этого используем соотношения (II. 19) — (II.27), которые упрощаются благодаря исчезновению индексов п и п—1 вследствие того, что распределение концентраций после достижения предельного распределения не меняется от прохода к проходу зоны. Кроме того, из рассматриваемой системы выпадают уравнения (11.23) и (П.26), относящиеся к полубесконечным участкам образца. [c.80]

Метод зонной плавки первоначально был разработан Пфан-ном [15, 16] для очистки германия, предназначенного для применения в транзисторах. Очистка методом зонной плавки может осуществляться при наличии разности концентраций между жидкой и твердой фазами, которые находятся в контакте во время плавки или затвердевания твердого раствора. Лучше всего этот процесс можно объяснить с помощью диаграммы состояния. [c.200]

В тех случаях, когда примесь, содержащаяся в расплаве, является нежелательной, указанное распределение ее может быть использовано для очистки материала путем отделения от кристалла той его части, в которой концентрация примеси максимальна [19, 26]. Тот же принцип направленной кристаллизации лежит в 01Снове метода зонной плавки, разработанного Пфанном [27]. Состоит он в том, что узкая расплавленная зона, создаваемая зонным подогревом (рис. 110), медленно перемещается вдоль кристаллического стержня. Это достигается либо перемещением нагревателя, создающего зону повышенной температуры, либо протягиванием через печь самого стержня. Примеси, концентрирующиеся в расплавленной зоне (при /С<1), перемещаются вместе с ней к одному из концов стержня. [c.255]

Вычисление распределения примеси по длине очищаемого образца после нескольких проходов расплавленной зоны, например для того, чтобы оценить, какую его часть можно отобрать как продукт, представляет собой трудную задачу. Предложенное для этой цели основоположником метода зонной плавки В. Пфанном уравнение имеет довбльно сложный вид [c.96]

Полимеризация стирола в присутствии перекисей хлор- и бромбензоила была изучена несколькими исследователями. Керн и Кэммерер [4П поли-меризовали стирол в присутствии перекиси -бромбензоила и обнаружили в среднем четыре атома брома в молекуле. Пфани, Сэлли и Марк [49 также использовали этот инициатор для полимеризации стирола. Их результаты показывают, что на молекулу приходится 1—3 атома брома. Они проверили свои результаты с помощью радиоактивного брома и нашли хорошее совпадение. Прайс, Келл и Кребс [54] исследовали тот же инициатор, а также перекиси анизоила и хлорацетила со стиролом и метилметакрилатом. Найденные ими значения колебались в пределах от 0,5 до 2,5 осколков инициатора на молекулу. Прайс и Тейт [55] полимеризовали стирол с помощью перекиси 3,4,5-трибромбензоила их анализ на бром соответствовал одному осколку на молекулу. Аналогичный метод для определения концевых групп в случае окислительно-восстановительных систем был предложен Керном и сотр. [40]. Эти авторы полимеризовали стирол в присутствии системы перекись п-бромбензоила — железо — бензоин. Вошедшие в поли- [c.372]

Большинство методов очистки, указанных в табл. 1.1,. достаточно хорошо известны, и нет необходимости подробно на них останавливаться. Особые требования, связанные с исследованием твердого состояния, вызвали совершенствование некоторых из этих методов до такой степени, что с их помош,ью была достигнута рекордная для настоящего времени степень чистоты материалов. Наибольшее значение приобрел метод зонной плавки, разработанный Пфанном. Изложение этого метода можно найти в монографии [И. По существу — это очистка с помощью многократной перекристаллизации из расплава. Несмотря на то что здесь используется тот же принцип повторения одинаковой операции, как и при других процессах очистки (например, при экстракции с несмешивающимися растворителями), метод зонной плавки имеет особое значение благодаря своей эффективности. [c.10]

Подобного недостатка нет в работе Пфана, Саллея и Марка [213], которые исследовали полимеризацию стирола в присутствии малых количеств перекиси ж-бромбензойной кислоты. Определение брома в полимере обычными методами в таких условиях полимеризации затруднительно вследствие очень незначительной его концентрации. Однако использование изотопного метода облегчило эту аналитическую задачу полимер был облучен нейтронами, причем бром, содержащийся в нем, превратился в радиоактивный изотоп. Количество брома в полимере было определено по интенсивности излучения радиоактивного брома. Как и в рассмотренных выше исследованиях, бром был найден в молекулах полистирола, полученного в обычных условиях полимеризации. [c.548]

Одним из наиболее эффективных методов глубокой очистки материа-. лов является зонная плавка, изобретенная в 1952 г. Пфаном. i Основа J [c.95]

В 60-х годах Н.Пфанном был разработан эффективный метод для фракционирования и очистки кристаллических веществ, известный под названием зон плавления . Принцип метода заключается в том, что кристаллическое вещество, помещенное в трубку, подвергается повторным зональным нагревам и охлаждениям. Благодаря периодическому передвижению трубки вперед и назад через серию чередующихся нагревательных и охладительных колец каждая зона вещества в трубке многократно перекристаллизовывается причем высоко- и низкоплавкие компоненты концентрируются в разных концах трубки. [c.41]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология