Распределение зонной плавки

Этп опиты показывают, что в зависимости от характеристики и свойств бинарной системы (в первую очередь от величины среднего коэффициента распределения) зонная плавка при одинаковом числе зон обеспечивает максимальное разделение только тогда, если скорость перемещения зон является достаточно минимальной [c.161]

Кристаллизацию веществ в процессе их очистки проводят или из раствора, или из расплава. Первый способ широко используется как одна из начальных стадий очистки солей и щелочей и относительно малоэффективен. Способы второго типа включают в себя направленную и противоточную кристаллизацию, зонную плавку, а также вытягивание из расплава. Все они базируются на постепенной кристаллизации очищаемого вещества за счет перемещения нагревательных элементов вдоль его объема. При этом примеси, для которых коэффициент распределения меньше единицы, будут обогащать жидкую часть слитка, а примеси, для которых он больше единицы, концентрируются в его кристаллической части. Многократное повторение процессов плавления и кристаллизации (от 10 до нескольких сотен) приводит к накоплению примесей в головной и концевой частях слитка, составляющих около 30 % его объема. [c.348]

Зонная плавка используется не только для очистки веществ, но также для выращивания монокристаллов, для создания в полупро-вод 1ик х р—/2-переходов. При помощи ее можно получить материалы с равномерным распределением примесей. " [c.91]

Рис. 53. Распределение примесей вдоль слитка при однократной зонной плавке 5, — закристаллизовавшаяся часть слитка L — расплавленная зона — загрузка

На эффективность очистки при зонной плавке кроме коэффициента распределения влияет и длина зоны. Если длина зоны очень мала, т. е. й О, то выражение обращает- [c.93]

Очистка методом зонной плавки основана на различном распределении примесей между твердой и жидкой фазами очищаемого металла. Растворимость их в жидкой фазе расплавленного металла обычно больше. Метод заключается в медленном протягивании бруска очищаемого металла через индукционную кольцевую [c.263]

Новая техника потребовала применения веществ особой чистоты — ультрачистых или особо чистых — с содержанием примесей порядка 10 —10 %. Для получения их применяются специальные методы очистки. Так, для глубокой очистки полупроводниковых материалов широко используется метод зонной плавки, основанный на неодинаковом распределении примесей между жидкой и твердой фазами вследствие их неодинаковой растворимости. Этим методом удается получить германий с содержанием основного элемента не менее 99,99999%- [c.43]

Высокочистые монокристаллы арсенида галлия получают методом бестигельной зонной плавки. Здесь также основное — уплотнение ампулы. Самый простой путь — использование запаянной ампулы. Однако для промышленных целей более удобны разборные ампулы с шприцевым уплотнением [127]. Коэффициенты распределения примесей в арсениде галлия по [131] приведены в табл. 34. [c.273]

Коэффициенты распределения свинца и цинка близки к единице. Олово при зонной плавке и вытягивании незначительно обогащает концы слитков. Следовательно, для удаления олова (и свинца) кристаллофизические методы мало эффективны. [c.322]

Очистка через соединения. Недостаточная эффективность кристаллофизической очистки индия от ряда примесей заставляет искать объекты для такой очистки среди его соединений. Хлорид индия для этой цели не годится, так как он возгоняется ниже температуры плавления. Обычные соли индия — сульфат, нитрат и т. д. — разлагаются, не плавясь. Зонной плавке или направленной кристаллизации можно подвергать иодид индия. Коэффициенты распределения меди, олова, железа, теллура и мышьяка в иодиде индия меньше единицы [141, 142]. Но обратное получение металла из иодида индия вызывает затруднения. [c.322]

Наиболее чистый металл, который требуется, например, для полупроводниковой техники, получают, очищая кристаллофизическими методами — зонной плавкой или вытягиванием из расплава. Для этой цели применяются обычные установки. Вытягивают слитки таллия в вакууме. Металл плавят в графитовом тигле. Скорость вытягивания - 1 мм/мин, температура расплава 300 —305°. Зонную плавку ведут в графитовой лодочке в атмосфере очищенного или СО . Скорость движения зоны - 2 см/ч, число проходов 15—20. После зонной плавки слиток промывают разбавленной азотной кислотой и водой загрязненный конец отрезают. Ниже приведены найденные экспериментально или вычисленные по диаграммам состояния коэффициенты распределения примесей в металлическом таллии [139] [c.358]

Отделяя концы слитка, в которых накапливаются примеси, и проводя снова плавку и направленную кристаллизацию, можно провести дальнейшую очистку. Однако такой процесс дает малый выход очищенного материала и занимает много времени. Поэтому направленную кристаллизацию применяют только для предварительной очистки германия после восстановления. Дальнейшую очистку производят методом зонной плавки. При зонной плавке (ее еще называют зонной перекристаллизацией) вдоль слитка перемещается расплавленная зона, создаваемая нагревателем. Распределение примеси по длине слитка после одного прохода расплавленной зоны описывается уравнением [c.198]

Преимущество зонной плавки — возможность многократного повторения процесса. Каждый последующий проход зоны вызывает дальнейшее оттеснение примеси и тем самым увеличивает степень очистки. Но эффективность процесса с увеличением числа проходов постепенно уменьшается после какого-то числа проходов достигается состояние, при котором новые проходы уже не вызывают перераспределения. Э го конечное распределение примеси по длине слитка описывается уравнением [c.199]

Из-за изменения плотности при плавлении вещество во время зонной плавки переносится из одного конца лодочки в другой. Это малозаметно при одном проходе зоны, но при большом их числе перенос может быть настолько значителен, что часть вещества перельется через край лодочки. Зависимость высоты слитка от расстояния после одного Прохода зоны описывается уравнением, вполне аналогичным (42), в котором роль коэффициента распределения играет коэффициент объемного изменения при плавлении, равный отношению плотности твердой фазы к плотности жидкости. У большинства веществ плавление связано с расширением, поэтому у них коэффициент больше единицы и перенос происходит в направлении начала слитка. [c.200]

Рис. 58. Предельное распределение примеси по длине слитка после многократной зонной плавки при различном коэффициенте распределения

При зонной плавке используют распределение веществ между жидкой и твердой фазами. Однако жидкую фазу получают расплавлением тонкого слоя твердой фазы. [c.240]

Для разделения веществ успешно применяют не только кинетические и равновесные методы, но и такие методы, в которых равновесные принципы сочетаются с кинетическими. Из них наиболее распространена хроматография (раздел 18.4). При проведении зонной плавки повышением температуры создают зону жидкой фазы. Распределение веществ между фазами происходит при непрерывном перемешивании жидкофазной зоны. [c.248]

Из всех примесей в теллуре только селен имеет неблагоприятный коэффициент распределения. Практически же, кроме 8е, обычно плохо удаляются при кристаллофизической очистке также 8, 81, На, А1, .g и некоторые другие примеси. Кадмий, хотя его равновесный коэффициент распределения больше единицы, при зонной плавке обычно оттесняется в конец слитка [109]. Для получения теллура высокой чистоты следует вести кристаллизацию со скоростью порядка 1—2 см/ч, хотя в некоторых случаях можно получить удовлетворительные результаты и при больших скоростях — до 8 и даже до 20 см/ч [112]. [c.153]

Зонная плавка селена осложняется стеклообразованием при охлаждении расплава. Для предупреждения этого требуется поддерживать во всем слитке между расплавленными зонами температуру — 150 (при которой наблюдается максимальная скорость кристаллизации селена) и вести плавку при малой скорости. Коэффициенты распределения примесей в селене почти не определялись. По [3], для свинца коэффициент распределения равен 0,21, а для меди, серебра, сурьмы и висмута — единице для теллура, так же как и для серы,— больше единицы [3]. К числу трудноудаляемых примесей относятся и бор, кремний, теллур. [c.153]

Если а < 1, то растворимость примеси в расплаве выше, чем в твердой фазе, и она концентрируется преимущественно в расплаве. При этом концентрация примеси в твердой фазе, образующейся после прохода расплавленной зоны, снижается. Наибольшая степень очистки достигается в начале образца, поскольку при движении расплавленной зоны в ней происходит постепенное накапливание примеси, что в конечном счете приводит к повышению концентрации примеси в твердой фазе. В результате может наступить момент, когда концентрация примеси в твердой фазе достигнет ее исходного значения в образце. Поэтому часто эффект разделения за один проход нагревателя 4 вдоль образца недостаточен, и для достижения заданной концентрации примеси (или чистоты образца) процесс зонной плавки повторяют многократно. При этом часть образца, в котором сконцентрировалась примесь, вначале не удаляют (в отличие от направленной кристаллизации). Для ускорения процесса зонной плавки иногда вдоль образца одновременно перемещают несколько нагревателей. По достижении заданного распределения концентраций примесей образец извлекают, загрязненную часть его удаляют, а оставшуюся часть переплавляют. [c.312]

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]

Во всех случаях целесообразно предварительно очищать исходные вещества. Фосфор, мышьяк и сурьму обычно очищают возгонкой в вакууме, сурьму, не содержащую мышьяка, — зонной плавкой. Коэффициент распределения мышьяка в сурьме близок к единице, поэтому предварительно для удаления мышьяка сурьму хлорированием переводят в Sb ls, а 5ЬС1з перегоняют из солянокислого раствора и восстанавливают карбонилом железа. После этого сурьму подвергают зонной перекристаллизации. [c.304]

Кристаллофизические методы очистки, основанные на распределении примеси между твердой и жидкой фазами, такие, как зонная плавка, вытягивание кристалла и направленная кристаллизация, начали применяться в технологии (сначала для очистки германия, а потом и других элементов) с пятидесятых годов. Однако особая легкоплавкость галлия послужила причиной того, что для его очистки еще в тридцатых годах был предложен подобный метод — дробная кристаллизация металла. В металл, расплавленный под слоем разбавленной соляной кислоты и охлажденный до температуры кристаллизации, вносят затравку чистого металла. Кристаллизацию проводят до тех пор, пока в жидком состоянии не останется 8—10% от исходного галлия, после чего отделяют кристаллы от расплава, например, центрифугированием. Так как почти все примеси, если их содержание в галлии превышает0,0003%, концентрируются в оставшейся жидкости, кристаллы оказываются чище исходного металла. Кристаллы промывают дистиллированной водой, и цикл кристаллиазции повторяют. После 6—10 таких циклов из галия чистотой 99,999% можно получить металл чистотой 99,9999% [1121. [c.265]

Методы очистки антимонида галлия разработаны еще недостаточно. Мало изучено и поведение примесей при его кристаллофизической очистке. В результате зонной плавки получается материал, содержащий примеси, природу которых определить не удается. Вследствие этого зонную плавку антимонида проводят только с целью гомогенизации образцов. Для этого достаточно 2—4 прохода зоны во встречных направлениях со скоростью менее 2 см/ч. Монокристаллы антимонида выращивают по методу Чохральского в атмосфере водорода на обычных установках. Выращивание из расплава, обогащенного сурьмой, дает монокристаллы более высокого качества. По-видимому, избыток сурьмы способствует получению более стехиометрических кристаллов, а также, возможно, изменяет коэффициент распределения примеси, который в обычном расплаве близко к единице. [c.276]

Как при зонной плавке, так и при вытягивании примесь Си, Ag, Zn, S, Мп и в меньшей степени Sn концентрируются в конце слитка. Кадмий, особенно при вытягивании в вакууме, частью возгоняется, частью тоже оттесняется в конец слитка. Ртуть практически полностью возгоняется. Олово при зонной плавке частью переходит в окисленную пленку, частью возгоняется в виде закиси SnO. Сера в значительной мере возгоняется благодаря летучести TI2S. Для очистки от свинца кристаллофизические методы не эффективны [139]. По [221] коэффициенты распределения Мп, Со, Ni, Pt, Qe, Se меньше единицы. Но очистки от Pt, Qe, а также от Те авторам этой работы достичь не удалось. Железо и никель, которые присутствуют в таллии в виде механической примеси, распределяются по длине слитка без какой-либо закономерности и не удаляются кристаллофизическими методами [138]. [c.359]

Си, Сё. Поэтому для получения галогенидов используется максимально чистый таллий [217]. Галогениды таллия сплавляют и подвергают кристаллофизической очистке зонной плавкой или направленной кристаллизацией. Ниже приведены средние коэффициенты распределения примесей в Т1На1 218] [c.360]

Кристаллофизическая очистка. К числу перспективных методов очистки Ge U, особенно небольших его количеств (например, для получения эпитаксиальных пленок), относится низкотемпературная зонная плавка или направленная кристаллизация. Большинство содержащихся в тетрахлориде примесей (А1, Fe, Mg, Bi, u, В, P и т. д.), а также тетрахлорид углерода, хлороформ, дихлорэтан и т. п. обладают благоприятными коэффициентами распределения [100—104]. Только для As, Si, Ti, Sn были получены недостаточно благоприятные коэффициенты. Для очистки от этой группы примесей перед кристаллизацией следует применять описанные ранее другие методы. [c.196]

Для концентрирования микропримесей часто применяют зонную плавку. С этой целью контейнер с веществом медленно передвигается через нагреватель (нагреватели) или, наоборот, нагреватель постепенно передвигается по длине контейнера с анализируемым веществом. При этом твердое вещество плавится, а затем выкристаллизовывается более чистое вещество, а примеси остаются в расплаве и передвигаются к концу контейнера. Если проводят многократный процесс зонной плавки, то примеси концентрируются на концах контейнера. Распределение примеси по длине контейнера зависит от числа зон нагрева п при п->оо достигается предельное разделение, которое можно характеризовать уравнением [c.564]

Рассмотрим тетраиодидный метод очистки кремния,который основан на получении 5114 пропусканием паров иода над нагретым до 850° С кремнием 5 Ч-212= 5114. Затем 5114 очищают ректификацией, зонной плавкой или другими методами. Коэффициенты распределения примесей в тетраиодиде кремния Ств/Сж обычно меньше 1. Для бора /( = 0,16, что обеспечивает его удаление из зонной плавкой. Для получения кремния из очищенного 5114 последний помещают в испаритель 1 (рис. 83), который нагревают до температуры плавления 5114 ( ь 122°С). Пары 5114 поступают со скоростью 2 г/мии в заранее откаченную установку (рис. 83). Реактор 2 состоит из кварцевой трубы, в которую вставлена другая кварцевая труба, выложенная внутри танталовой фольгой. Весь реактор помещен в печь, нагреваемую до 1100° С. При этом поступающие в реактор пары иодида кремния разлагаются 51145= 51 + 212. Кремний осаждается на танталовой фольге, которая затем отделяется. [c.327]

Для разделения компонентов с близкими св-вами примен. зонная плавка очищаемых от примеси слитков в удлиненном контейнере, медленно движущемся вдоль одного или неск. нагревателей. Участок слитка в зоне н грен 1 цлавнтся, а по выходе ич нее нновь закрнсталлнзоиыиастгя. Распределение примеси но длине слитка зависит от числа зон нагрева и при и - <я достигается предельное разделение, отвечающее [c.286]

В процессе определения коэффициента распределения исследуемой примсси после направлен ной кристаллизации или зонной плавки образец разделяют на рэЕише число частей и анализируют каждую из них на содержание примеси. После этого, применяя соответствующий метод расчета, вычисляют искомое значение к. Очень часто для этого используют радиоактивные индикаторы. Учитывая, что коэффициент распределения, как указывалось выше, зависит от концентрации, необходимо вводить радиоиндикатор п концентрации, близкой к со- При этом основным условием является идентичность химических форм исследуемой примеси и радиоиндикатора. [c.326]

Итак, после определения значений коэффициентов распределения примесей в очищаемом объекте в том с чучае, если они благоприятны, пора переходи-п. к конструированию соответству о-щей ан[[аратуры и проведению процесса зонной плавки. Зная величины Л, можно использоннть расчетные кривые, приведенные в приложении к монографии Пфанна [1], для ог енки чис. 1а [[роходов, необходимых для достижения желаемой чистоты, а также выхода процесса. [c.328]

Теллурид кадмия обладает заметным давлением диссоциации при температуре плавления (давление паров кадмия около 9 атм). Поэтому обычно ведут синтез и последующую направленную кристаллизацию в запаянной кварцевой ампуле по трехзонному методу под давлением паров кадмия. Сплавляют в кварцевых графитизированных или стеклографитовых лодочках при1150°. Синтезированный теллурид кадмия подвергают зонной плавке на горизонтальных или вертикальных установках опять-таки под давлением паров кадмия. Коэффициенты распределения примесей при кристаллизации теллурида кадмия приведены в табл. 29. Для выращивания монокристаллов теллурида [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология