Распределение примеси при зонной плавке

Распределение примесей при зонной плавке [c.209]

Распределение примесей при зонной плавке, 209 Распределение примесей при нормальной направленной кристаллизации, 207 Раствор, 219 [c.370]

Рис. 100. Распределение примесей после зонной плавки при различных значениях коэффициента распределения. Ширина зоны принята равной 1/10 длины стержня.

В большинстве случаев эксперименты по очистке следует проводить лишь тогда, когда экспериментатор располагает способами определения конечной чистоты. На практике предварительный расчет степени очистки при зонной плавке весьма затруднителен, так как реальные коэффициенты распределения хорошо не известны и всегда возможно загрязнение в самом процессе зонной плавки. Поэтому практически невозможно точно предсказать чистоту получаемого металла. Методы, используемые для определения степени чистоты конечного продукта, пригодны также для разработки оптимальной технологии очистки знание остаточного содержания примесей очень важно для дальнейшего повышения чистоты обрабатываемого материала. [c.438]

Следует отметить, что поскольку при зонной плавке весь образец сразу не плавят, то его состав не усредняется. Поэтому распределение примеси в кристалле после зонной плавки в отличие от нормальной направленной кристаллизации должно зависеть от вида исходного распределения примеси в заготовке. [c.209]

При К = я I = 0.1Ь условие насыщения зоны примесью выполняется практически с самого начала ее движения, поэтому эффекта очистки нет вплоть до х < 0.9Ь, когда начинает действовать распределение (5.22). Зонная плавка неприменима для очистки от примесей с К > I. Однако с учетом распределения примеси в пределах последней зоны (5.22), которая при последующих проходах зоны будет сдвигаться влево, эффект очистки возможен, но он описывается уравнением (5.22). [c.211]

Случай частичного перемешивания. В данном случае можно выделить много представляюш их интерес примеров, однако мы рассмотрим только распределение примеси после одного прохода и после многократной зонной плавки при постоянных условиях. [c.171]

Многократная зонная плавка при постоянных условиях. Рассмотрим второй проход зоны через стержень с распределением примеси, полученным после первого прохода. На начальном переходном участке примесь, как и при первом проходе, аккумулируется в расплавленной зоне. В результате содержание примеси в твердой фазе в соответственных участках слитка будет меньше, чем после первого прохода, а сама переходная область станет длиннее. Когда фронт расплавленной зоны окажется от конца слитка на расстоянии, равном длине зоны, наклон кривой распределения примеси начнет резко возрастать. Таким образом, область накопления примеси в конце слитка при втором проходе зоны станет длиннее на целую длину зоны, и то же самое произойдет при каждом последующем проходе. Повторные проходы, следовательно, уменьшают концентрацию примеси на начальном пере- [c.172]

На фиг. 2 показано изменение относительного электросопротивления, измеренного при температуре жидкого водорода, по длине слитка алюминия после 15 проходов зонной плавки. Из графика видно, что большая часть слитка имеет более низкое электросопротивление, чем у исходного материала. Это свидетельствует об определенной очистке материала. Электросопротивление образцов в начале слитка алюминия после зонной плавки несколько выше, что указывает на присутствие в нем примесей, коэффициент распределения которых больше 1 и которые оттесняются поэтому к началу слитка. В связи с этим использованию подлежит только [c.444]

После зонной плавки слитки имеют еще поликристаллическую структуру.Монокристаллы германия получают путем вытягивания из расплава. Сущность способа заключается в следующем в расплав германия, находящийся в вакуумной камере при остаточном давлении около 0,001 Па, опускают стержень с частицей чистого германия — затравкой — на конце после частичного оплавления затравки происходит подъем стержня из расплава со скоростью, соответствующей росту кристалла на конце затравки. Получается моно-кристаллический германиевый стержень, из которого можно вырезать пластинки нужной толщины. Таким способом получают монокристаллические стержни диаметром более 100 мм. В монокристаллах, несмотря на предшествующую вытягиванию зонную плавку, остается некоторое количество примесей, неравномерно распределенных по длине — верхняя часть содержит меньше примесей, чем нижняя. [c.281]

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]

Как видно, принципиальные возможности зонной плавки в очистке весьма велики. Однако формула (5.35) получена без учета эффекта последней зоны. Учет этого эффекта накладывает ограничения на длину зоны сверху , так как он наступает тем раньше, чем больше /. При многократных проходах зоны, как уже отмечалось, последняя зона будет сдвигаться к началу слитка. Результирующие поправки к С (х) с учетом этого эффекта рассчитаны в [38], а само предельное распределение примеси показано на рис. 5.13 вместе с распределениями примеси по длине образца после каждого из девяти предыдущих проходов зоны. Видно, что конечное отношение С =ю(0)/Со на несколько порядков превышает рассчитанное без учета эффекта последней зоны. Таким образом, существуют два ограничения на величину размеров зоны / — сверху и снизу, — поэтому выбор / должен быть оптимальным. Как правило, выбирают / и 0.1Ь. [c.213]

Эффективным способом повыщения теоретического выхода при выращивании кристаллов методом зонной плавки является выравнивание существенно неоднородного распределения примесей в начальной части слитка. Для этого в начальной части кристалла длиной в одну зону создается средняя концентрация примеси в К раз меньшая, чем в остальной части кристалла. Такой метод создания исходного распределения примеси получил название целевой загрузки. Для примесей с К < я с равномерным в среднем начальным распределением по объему кристалла необходимое распределение проще всего создается легированием зоны в начальной части образца. После расплавления зоны в нее вводится примесь в таком количестве, что при движении зоны вдоль образца она с самого начала имеет постоянный состав в нее через границу плавления входит ровно столько примеси, сколько уходит через границу кристаллизации. Вследствие этого состав выращиваемого кристалла постоянен по всей длине за исключением его конца, где процесс идет по закону [c.270]

СОВ перекристаллизации из расплава. Принцип очистки при затвердевании расплава ясен из описанного выше характера распределения примеси между расплавом и кристаллом. Если коэффициент распределения к>, примесь вытесняется из кристалла, который становится чище расплава. Если ксА, кристалл более загрязнен, чем расплав. В обоих случаях такой характер распределения можно использовать для очистки очистка невозможна только, если =1. Чем больше величина к отличается от единицы, тем эффективнее разделение. Детали метода зонной плавки можно видеть из рис. 95, в. Незначительная область загрязненного кристаллического стержня, расположенного в лодочке горизонтально или вертикально, как в методе плавающей зоны, плавится от тепла внешнего источника. Расплавленная зона медленно передвигается вдоль стержня от одного конца к другому процесс повторяют столько раз, сколько необходимо. При <1, когда расплав обогащен примесью, она проходит каждый раз через весь стержень и накапливается на другом конце. Многократное проведение расплавленной зоны от одного конца к другому будет все более очищать кристалл независимо от величины первоначального загрязнения, потому что расплав всегда богаче примесью, чем кристалл. При > 1 примесь будет концентрироваться в начальном участке стержня. Распределение примесей по стержню после первого цикла очистки определяется выражением [c.213]

Существует два основных способа проведения контролируемого процесса кристаллизации растворов. Первый из них заключается в том, что слиток расплавляется целиком и затем постепенно закри-сталлизовывается с одного конца. При другом способе расплавляется только небольшая часть слитка (зона), и эту расплавленную зону заставляют перемещаться через остальную часть слитка таким образом, чтобы одновременно происходило и плавление (на одном конце зоны), и затвердевание (на другом ее конце). Первый способ называется нормальной кристаллизацией, второй — зонной плавкой (Пфанн [10]). Каждый из этих способов дает характерное распределение примеси в полученно м слитке. В обоих случаях это распределение можно изменить или нарушить путем изменения процесса кристаллизации одним из двух способов [c.166]

Однопроходная зонная плавка при постоянных условиях. Если расплавленная зона длиной I перемеш,ается через загрузку, имею-ш,ую постоянное поперечное сечение и ростоянную по длине концентрацию примеси Со, причем к также остается постоянным, то результируюш,ее распределение примеси s x) в слитке, полученном после одного прохода зоны, дается, согласно Пфанну [10], уравнением [c.171]

Кривые конечного распределения примеси, рассчитанные на осноае уравнения (22), приведены на фиг. 13 можно видеть, что при малых значениях к эти кривые идут очень круто. Так, если к = 0,1, I = i, L = 10, то s в точке л = О равна приблизительно 10 Со- Таким образом, зонная плавка позволяет в принципе получить материал высокой чистоты, т. е. может быть использована как специальный метод зонной очистки. [c.174]

Пусть при количественном рассмотрении распределения примеси в твердой фазе в случае зонной плавки остаются в силе все допущения, в которых получена формула (5.22), и пусть длина зоны / в течение всего времени проведения процесса остается постоянной / = onst. [c.209]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...