
【化】 zone refining
area; circumscription; confine; district; extent; reach; region; section
【计】 A; area; region
【化】 band
make with extra care; refine
【化】 polishing; refining
【医】 purification; rectification; refine; refinement
【经】 refine; refining
区域精制(Zone Refining)是一种基于熔融-凝固原理的高纯度材料提纯技术,其核心是通过局部加热使材料形成狭窄熔融区,并控制该区域在固态材料中定向移动,利用杂质在固液相间分配系数的差异实现杂质分离。该技术由美国科学家William G. Pfann于1952年提出,现已成为半导体工业中制备单晶硅的关键工艺,可将材料纯度提升至99.9999%以上。
从冶金学角度分析,区域精制遵循以下公式表达的分离原理: $$ K = frac{C_s}{C_l} $$ 其中$K$为杂质分配系数,$C_s$和$C_l$分别代表杂质在固态和液态中的浓度。当$K<1$时,杂质向熔区尾部富集;$K>1$时则向起始端富集。通过多轮次重复精炼,最终获得超纯材料。
在实践应用中,该技术主要服务于:
技术优势体现在非接触式加热方式可避免容器污染,配合现代电子束或射频加热技术,已实现直径300mm以上硅单晶的工业化生产(数据源自国际半导体技术路线图ITRS报告)。
“区域精制”是一个专业术语,其含义和用法如下:
如需更详细的工艺参数或历史背景,可参考材料科学领域的专业文献。
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