صهر نطاقي
المحتويات

قبل الخوض في التفاصيل، الصهر النطاقي أو التنقية المناطقية (يطلق عليه كذلك: التطويف النطاقي، التنقية النطاقية) هو مجموعة من الطرق والعمليات المستعملة من أجل إنتاج بلورات أحادية عالية النقاوة. تستعمل هذه العملية إلى حدّ كبير في صناعة أشباه الموصلات في مجال الترانزستور. ونتناول فيما يلي مزيدًا من التفاصيل.
ومن ناحية أخرى، طورت هذه العملية من قبل وليام غاردنر بفان في مختبرات بل بين سنتي 1950 و 1951. استعملت هذه العملية في البداية من أجل الحصول على عنصر الجرمانيوم عالي النقاوة، لاحقًا أصبح بالإمكان تطبيق العملية على أي نظام محلول-مُحلّ لديه فرق معتبر في التركيز بين الطورين الصلب والسائل عند التوازن.
وصف الطريقة
انظر كذلك
من جهة ثانية، تمرر بلورة مخلقة من خلال مقطع ضيق في الفرن بشكل بطيء، بحيث تنصهر منطقة صغيرة من المكورة دوماً، بالتالي فإن الشوائب ستتجمع وتنعزل في نهاية الصبة. بسبب عدم وجود شوائب كثيرة في المنطقة المتبقية والتي تتصلب، فإن المكورة المنصهرة يمكن أن تنمو كبلورة أحادية تامة، في حال وجود بذرة بلورة Seed crystal عند القاعدة من أجل تحفيز نمو موجّه للبلورة. تعاد هذه العملية وتكرر في حال الرغبة في الحصول على نقاوة عالية جداً، كما تتطلب صناعة أشباه الموصلات.
من جهة ثانية، يمكن إجراء عملية إشابة متجانسة في البلورة الأحادية بعملية تسمى تسوية نطاقية، حيث توزع الشائبة المواد وضعها بشكل متجانس على طول المادة النقية، التي تكون موجودة على هيئة بلورة أحادية. تستعمل هذه الطريقة في صناعة أشباه موصلات الصمامات الثنائية، فمثلًا، بعد الحصول على صبة عالية النقاوة من الجرمانيوم بأسلوب التنقية النطاقية، تضاف كمية قليلة من الأنتيموان في المنطقة المنصهرة، حيث تتوزع هذه الكمية مع مراعاة استخدام معدل تسخين ملائم.
تسخين بالتحريض
المبدأ
إضافةً إلى ذلك، يعتمد مبدأ الصهر النطاقي على حقيقة أن الشوائب تميل للوجود في الحالة المنصهرة منها في الحالة الصلبة، بالتالي فإنه في حالة وجود توازن بين الطورين السائل والصلب، فإن الشوائب تنتقل من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
ومن ناحية أخرى، مثلًا ففي السيليكون تبلغ قيمة معامل التوزيع بالنسبة للبورون 0.8، في حين أنها للحديد 0.000007، بالتالي فإن البورون يصعب عزله عن السيليكون، على العكس من الحديد، الذي يسهل فصله.
📝 هل في هذه المقالة خطأ؟
إذا وجدت معلومة تحتاج تصحيحاً أو إضافة، أو أردت حذف المقالة، أرسل لنا طلباً وسنراجعه.
ما رأيك في هذه المقالة؟