Процесс - зонная очистка
Cтраница 1
 |
Применение индукционного. [1] |
Процессы зонной очистки и вытягивания монокристаллов длятся значительное время, поэтому возникает требование высокой стабильности температуры в течение всего процесса. Это приводит к необходимости непрерывного регулирования выходной мощности генератора. [2]
На процесс зонной очистки определенное влияние может оказывать расположение образца: горизонтальное или вертикальное. Горизонтальное расположение позволяет, например, в случае непрозрачных контейнеров визуально наблюдать за ходом процесса, легко извлекать образцы после очистки, осуществлять принудительное перемешивание расплава в зонах. [3]
В системах, аналогичных показанной на рис. 9.4, процесс зонной очистки можно объяснить следующим образом: когда расплавленная зона продвигается вдоль бруска, она плавит впереди себя и выкристаллизовывает за собой твердую фазу, причем объем жидкости в зоне остается постоянным. В выделяющейся твердой фазе содержание примеси будет меньше, чем в жидкости, из которой она кристаллизуется; степень удержания примеси в жидкой зоне определяется в основном значением k в данной системе. Для этого необходимо условие, что й1, и когда такое условие выполняется, то его результатом будет увеличение концентрации примеси в жидкой фазе по мере прохождения зоны вдоль бруска, а так как значение k остается постоянным, то концентрация примеси в образующейся твердой фазе будет также пропорционально увеличиваться. Итак, движение зоны вызывает перемещение примеси вдоль бруска, и при этом концентрация примеси вдоль бруска повышается. Многократное повторение передвижения расплавленной зоны приводит к перенесению всей примеси в другой конец бруска. Для случая &1 при проходе зоны примеси остаются преимущественно в кристаллизующейся твердой фазе и поэтому концентрируются на том конце бруска, откуда начинается движение зоны. [4]
В заключение настоящего раздела необходимо остановиться на методике разгрузки вещества после проведения процесса зонной очистки. По Херингтону [26] перевернутый контейнер с образцом помещают в центральное отверстие кольцеобразного сосуда, заполненного смесью сухого льда и ацетона. Находящаяся ниже этого сосуда часть образца расплавляется и вытекает из контейнера. Таким образом, достигается разделение загрязненной и очищенной части обработанного объекта. [5]
 |
Контроль зонной очистки 2 3-бензфлуорена по флуоресценции. [6] |
Непосредственное измерение спектров испускания флуоресценции вещества, подвергаемого зонной очистке, может быть использовано для контроля процесса зонной очистки. Эта методика наиболее эффективна для обнаружения таких флуоресцирующих соединений, которые поглощают в более длинноволновой области по сравнению с главным компонентом. Очистке подвергали 2 3-бенз-флуорен, который в кристаллическом состоянии не поглощает в области длин волн короче 436 нм. Таким образом, при этой длине волны возбуждается только флуоресценция примесей, но не бензфлуорена. [7]
Иногда создание над очищаемым образцом определенной га-зоной атмосферы преследует цель не защиты последнего от окисления или внесения загрязнений, а удаления тех примесей, от которых не удается избавиться в процессе зонной очистки. Классическим примером является пропускание влажного водорода над зонноочищаемым кремнием, которое способствует переводу труд к оот дел и мой примеси бора н летучую борную кислоту. Уоррен [72] при ионной очистке хлорида калия для удаления ионов OI 1 -, благодаря которым возникает адгезия КС1 к стенкам контейнера, непрерывно пропускал над веществом очищенный хлористый водород. Выделявшаяся но схеме ОН - IIC1 11BO Ч - С1 - иода нымораживалась н ловушке. Согласно работе [73], удалению примесей железа, титана и натрия из зонноочищаемой окиси алюминия способствует добанление в рабочую атмосферу какого-либо хлорирующего агента, например четыреххлористого углерода. [8]
Теоретически один проход зоны был бы достаточен для получения совершенно чистого А вдоль всего бруска, кроме части, близкой к концу, которая содержала бы эвтектику. В процессе зонной очистки однородной смеси этого типа или типа, представленного на рис. 3, имеющего составы / ( см. рис. 3 и 5), твердая фаза, осажденная позади зоны, содержит меньше В, чем жидкость, из которой вещество кристаллизуется. Таким образом, растворенное вещество В уносится с расплавленной зоной, и вновь закристаллизовавшееся вещество, которое остается позади зоны, содержит меньше примеси, чем исходное. Состав твердой фазы непосредственно позади зоны затем становится очень близким к первоначальному составу. В последней зонной длине кристаллизация обычно направленная, и вся примесь, собранная в расплавленной зоне, осаждается в этой зонной длине. Повторные зонные проходы обусловливают больший перенос компонента В вдоль образца. [9]
Их методы несколько различаются, но полученные результаты находятся в хорошем соответствии. 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. [10]
 |
Предельное распределение примеси при зонной плавке. [11] |
Поэтому на разных этапах зонной очистки за счет случайных эффектов компенсации удельное сопротивление материала значительно повышается и создается иллюзия достижения предельной очистки. Исследование электрофизических свойств позволяет доказать, что материал более или менее сильно компенсирован. Если же в числе прочих примесей материал содержит примесь, коэффициент распределения которой близок к единице, то после большого числа проходов удельное сопротивление очищенной части слитка оказывается значительно ниже, чем у исходного материала. Наиболее простым способом проверки эффективности процесса зонной очистки является следующий. После прохождения 10 - 15 зон через слиток определяется распределение удельного сопротивления по длине слитка; дается еще 2 - 3 прохода зоны и снова определяется распределение удельного сопротивления. Если между этими двумя замерами имеются значительные различия, то следует продолжить процесс зонной очистки. Если же это различие незначительно, то возможно, что дальнейшая очистка уже бесполезна. Определение подвижности и времени жизни носителей позволяет тогда определять качество полученного материала. [12]
Вещество, полученное сублимацией из сырого продукта, было желтого цвета и содержало медь и иод. Нейтронно-активационный анализ продуктов, полученных после нескольких очисток зонной плавкой и вакуумной сублимацией, показал, что соединения, содержащие иод, могут быть удалены. Полагали, что эти соединения разлагаются в процессе зонной очистки. Однако при такой высокой температуре разлагается и сам гексафенил, особенно когда чистота его низка. После вакуумной сублимации и перекристаллизации из тетралина количество углерода и водорода, содержащееся в образце, не изменялось. Температура плавления повышалась в процессе повторного чередования зонной очистки и вакуумной сублимации до достижения после четырех циклов постоянной величины, а затем была проведена еще перекристаллизация из тетралина и вакуумная сублимация. Вещество было применено для сцинтилляторов и фото-умножительных вибраторов и дало более высокие результаты, чем антрацен. [13]
На рис. 1 показана зависимость логарифма сопротивления от 1 / Т для трех образцов, приготовленных соответственно путем зонной очистки, двухкратной возгонки и трехкратной возгонки. Наклон кривой при изменении температуры в пределах 98 - 143 соответствует энергетической зоне 2 1 эв для материала, очищенного зонной плавкой, и 3 8 - 4 0 эв для сублимированных материалов. Хотя процесс зонной очистки сам по себе не является свидетельством сверхчистоты, полученные здесь результаты подтверждают мнение, что этот метод очистки дает феназин большей чистоты, чем многократная сублимация. [14]
Однако перенос вещества может привести к растрескиванию стеклянных трубок. Например, если окружающая температура повышается, то зона может удлиняться. Подобное явление имеет место при увеличении напряжения, подаваемого на электрический нагреватель, при помощи которого образуется зона. Итак, если зона находится между двумя твердыми слоями, то трубка может растрескаться. Очевидно, для того, чтобы, не допустить изменения длины зоны, аппараты должны быть установлены в помещении с достаточно устойчивой температурой, а напряжение, подаваемое на нагреватель, должно быть стабильным. В процессе зонной очистки примеси обычно уносятся в нижнюю часть трубки. Если примеси присутствуют в большом количестве, то они могут заметно понизить температуру кристаллизации, что приведет к значительному удлинению зоны по мере продвижения ее вниз. В некоторых конструкциях аппаратов ( например, описанные Бейноном и Сондерсом, 1960) имеются приспособления, которые уменьшают электрический ток в нагревателе, когда последний перемещается в нижнюю часть образца. [15]
Страницы: 1 2