
【化】 zone refining
area; circumscription; confine; district; extent; reach; region; section
【計】 A; area; region
【化】 band
make with extra care; refine
【化】 polishing; refining
【醫】 purification; rectification; refine; refinement
【經】 refine; refining
區域精制(Zone Refining)是一種基于熔融-凝固原理的高純度材料提純技術,其核心是通過局部加熱使材料形成狹窄熔融區,并控制該區域在固态材料中定向移動,利用雜質在固液相間分配系數的差異實現雜質分離。該技術由美國科學家William G. Pfann于1952年提出,現已成為半導體工業中制備單晶矽的關鍵工藝,可将材料純度提升至99.9999%以上。
從冶金學角度分析,區域精制遵循以下公式表達的分離原理: $$ K = frac{C_s}{C_l} $$ 其中$K$為雜質分配系數,$C_s$和$C_l$分别代表雜質在固态和液态中的濃度。當$K<1$時,雜質向熔區尾部富集;$K>1$時則向起始端富集。通過多輪次重複精煉,最終獲得超純材料。
在實踐應用中,該技術主要服務于:
技術優勢體現在非接觸式加熱方式可避免容器污染,配合現代電子束或射頻加熱技術,已實現直徑300mm以上矽單晶的工業化生産(數據源自國際半導體技術路線圖ITRS報告)。
“區域精制”是一個專業術語,其含義和用法如下:
如需更詳細的工藝參數或曆史背景,可參考材料科學領域的專業文獻。
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