Kas ir zonas rafinēšana?

Zonu rafinēšana ir paņēmiens, ko uzņēmumi var izmantot ļoti tīru kristālu ražošanā tādiem komponentiem kā tranzistori. Izmantojot šo metodi, piemaisījumi lietņos vai metāla masā tiek piespiesti vienā vai otrā galā, izmantojot vairākas kušanas un dzesēšanas fāzes. Tas atstāj pārsvarā tīra materiāla gabalu, kas pieejams sēklu kristālos un citos komponentos. Šīs tehnikas izveide ir datēta ar 20. gadsimtu, jo tā ir viena no vairākām metodēm, ko izgudrojuši pusvadītāju ražotāji un līdzīgi uzņēmumi, lai apmierinātu vajadzību pēc ļoti tīriem materiāliem.

Zonu attīrīšanas procesā tehniķis paņem materiāla lietni un ļoti lēni padod to caur cauruli ar sildelementiem. Sildelementi sasilda veselus šķērsgriezumus līdz pat kušanas temperatūrai, izveidojot zonu cietā lietņa vidū, kas atrodas šķidrā stāvoklī. Uz robežas starp cieto un šķidrumu piemaisījumi izgulsnējas atomu līmenī. Tie var nebūt redzami, taču to klātbūtne var radīt nopietnas problēmas ar produktiem, kas izgatavoti, izmantojot šo stieņu, kas padara rafinēšanu par būtisku sagatavošanas sastāvdaļu.

Daži piemaisījumi mēdz samazināt kušanas temperatūru, bet citi to paaugstina. Visi piemaisījumi sakrāsies ap vienu lietņa galu. Veicot vairākas darbības, tehniķis var izspiest piemaisījumus, atstājot lielākoties tīru lietni ar nelielu piesārņojumu tālākajā galā. Šo galu var noņemt, lai izveidotu rafinētu un ļoti tīru lietni. Tam vajadzētu būt ļoti stabilai kristāliskai struktūrai, jo nekādi piemaisījumi neizjauc savienojumu režģi starp atsevišķiem atomiem.

Šim paņēmienam ir nepieciešams īpašs aprīkojums un augsta kontroles pakāpe. Lai novērstu problēmas ar zonas rafinēšanu, tehniķim ir vajadzīga konkrētajai sastāvdaļai pareizā temperatūra. Tāpat rūpīgi jākontrolē ātrums zonas rafinēšanas laikā, jo lietnis atkārtoti pārvietojas pa iekārtu. Liela nozīme ir arī tīrībai plašākā darba vidē, jo tehniķi nevēlas savos attīrītajos lietņos ieviest jaunus materiālus, apstrādājot tos piesārņotās telpās.

Kad zonas attīrīšana ir pabeigta, tehniķis var rūpīgi apstrādāt un iepakot attīrīto lietni, lai to izmantotu citā objektā vai transportētu uz citu zonu. Visa procesa laikā ir nepieciešamas ļoti rūpīgas kontroles, tostarp atkārtotas materiāla tīrības un kvalitātes pārbaudes. Tas samazina atkritumu daudzumu pusvadītāju un līdzīgu komponentu ražošanā un ierobežo iespēju, ka piemaisījumi pārvietosies pa straumi un radīs virkni problēmu.