Зонная плавка - германий
Cтраница 1
Зонная плавка германия производится в чистой графитовой лодочке, перемещаемой в кварцевой трубе, герметичность которой по концам обеспечивается пробками из чистейшей пластмассы; внутри трубы создается атмосфера из азота. [1]
Зонная плавка германия осуществляется тигельным способом, в графитовых лодочках, которые со скоростью нескольких сантиметров в час протягивают через последовательно расположенные узкие зоны индуктивного обогрева; в зоне плавления и происходит очистка от примесей, большинство которых при охлаждении стремится остаться в затвердевающем объеме. В результате этого примеси сосредоточиваются на одном конце слитка. Кремний подвергают зонной плавке специальным бестигельным способом. После зонной плавки слитки имеют еще поликристаллическую структуру. Монокристаллы германия получают путем вытягивания из расплава. Сущность способа заключается в следующем: в расплав германия опускают стержень с частицей чистого германия - затравкой - на конце; вокруг затравки, которая отбирает часть тепла из расплава, окружающего ее, начинается кристаллизация; происходит подъем стержня с затравкой из расплава со скоростью, соответствующей росту кристалла; получается монокристаллический германиевый стержень, из которого можно вырезать пластинки нужной толщины. [2]
 |
Схема устройства для зонной плавки. [3] |
Зонная плавка германия производится в графитовых лодочках, которые помещаются в кварцевые трубы, через них все время пропускается инертный газ, во избежание окисления графита. Вокруг кварцевой трубы расположены витки индукционного обогрева, образующие в слитке узкие зоны плавления, перемещение которых вдоль слитка производится медленным ( около 1 мм / мин) продвижением специальной каретки, на которой укреплены витки. После зонной плавки слитки имеют еще поликристаллическую структуру. Монокристаллы германия получают путем вытягивания из расплава. [4]
Зонную плавку германия чаще всего проводят в графитовых лодочках ( см. рис. 100) в атмосфере аргона или водорода или же в вакууме. Расплавленные зоны обычно создаются высокочастотным индукционным нагревом. При очистке германия зонной плавкой обычно пользуются 6 - 10 проходами зоны, так как дальнейшее увеличение их числа уже мало сказывается на чистоте германия. [5]
 |
Электросопротивление германиевого слитка до и после рафинирования по способу зонной плавки. [6] |
Зонную плавку германия проводят в кварцевой трубке, в которую помещают лодочку из кварца или графита со слитком германия. Применяют кварцевые трубки диаметром 50 - 70 мм, лодочки длиной 400 - 500 мм, диаметром 30 - 40 мм. Расстояние между нагревателями колеблется от 80 до 150 мм. Нагревателями могут служить либо кольцевые электропечи сопротивления, либо высокочастотные индукторы. Последние имеют следующие преимущества: обеспечивается перемешивание расплавленной зоны токами Фуко; предупреждается расстекловывание кварца, которое наблюдается при его прямом нагревании до 1100 - 1200 С. [7]
Так, например, зонной плавкой загрязненного германия удается снизить число атомов примеси в нем до одного на 1010 атомов германия. [8]
Зонная плавка является наиболее эффективным методом получения соединения высокой чистоты. Процесс проводится в аппаратах того же типа, что и при зонной плавке германия, но с нагревателями сопротивления. Зонная очистка поликристаллического слитка менее эффективна из-за скопления примесей по границам зерен. [9]
Антимонид индия синтезируют совместным сплавлением исходных компонентов в кварцевом реакторе в атмосфере высокочистого водорода. С целью удаления летучих примесей расплав подвергают вакуумной термообработке при интенсивном перемешивании механическим путем или электромагнитным полем. Эффективным методом кристаллизационной очистки является зонная плавка. Процессы очистки проводят в аппаратах того же типа, что и при зонной плавке германия, но с нагревателями сопротивления. Очистка монокристаллов протекает более эффективно, чем поликристаялических слитков. Так, при зонной очистке монокристаллов, ориентированных в направлениях [211], [311] и [511], после 30 проходов расплавленной зоны может быть получен материал с подвижностью носителей заряда до 10е см2 / В-с при 77 К. [10]
Слоистая структура графита обусловливает легкое расслаивание его на отдельные чешуйки ( слабые силы Ван-дер - Ваальса между плоскостями), что определяет его смазочные свойства и применение в карандашах. Нелокализованные it - связи обусловливают большую электропроводность графита вдоль плоскостей и черный цвет. Благодаря малой химической активности, тугоплавкости и хорошей проводимости графит широко используется в качестве анодов в электролизных ваннах, в частности, при получении алюминия. В графитовых лодочках осуществляют зонную плавку германия. [11]
Страницы: 1