очистка металла от примесей

Очень тонка невидимая грань, отделяющая науку о фазовых диаграммах от практических задач материаловедения. Установленный сегодня элемент диаграммы, будь то область существования новой фазы, более точное проведение линии или даже корректировка положения отдельной точки, может завтра трансформироваться в создание уникального по свойствам материала или в разработку эффективного и экономичного технологического процесса. Даже то немногое, что мы узнали о фазовых диаграммах, достаточно для решения важнейшей практической задачи получения чистых химических элементов.

Нам уже известно, как сильно сказывается иногда содержащаяся даже в ничтожном количестве примесь на свойствах металлов. Но настоящим бедствием стали примеси в технологии полупроводников. Долгое время прогресс в этой области тормозился отсутствием действенных методов очистки. В интервале температур от Т\ до Г2 сплав концентрации С0 находится в двухфазном состоянии. При этом, как видно из диаграммы, концентрация элемента В в твердой фазе (Ст) ниже, чем в жидкой (Сж). Это обстоятельство и подсказывает путь к решению. .Чтобы очистить образец металла А от примеси В, его Достаточно нагреть, переводя в двухфазную область, и слить жидкую фазу. Чем ближе к Т\ будет выбрана рабочая температура процесса Т, тем ниже окажется содержание примеси в твердой фазе и тем эффективнее с точки зрения очистки будет процесс. Однако такой путь нерационален по другой причине. Чем ближе к Ту мы будем выбирать рабочую температуру, тем меньшим становится относительное количество твердой фазы, В этом легко убедиться, пользуясь правилом рычага. Сливая жидкую фазу, нам действительно удастся понизить концентрацию примеси в твердой, но самой твердой фазы, к сожалению, останется очень мало.

Но все-таки «нащупана» многообещающая закономерность: примесь очень неравномерно распределяется между твердой и жидкой фазами. Это обстоятельство, несомненно, можно использовать для очистки металлов и полупроводников. Нужно лишь отыскать основанное на нем разумное технологическое решение. Было разработано несколько вариантов технологических процессов. Самым гибким и эффективным из них следует признать предложенный в начале 50-х годов метод зонной плавки. Очищаемый образец подвергается местному расплавлению перемещающимся кольцевым нагревателем . Согласно диаграмме состояния жидкая фаза концентрирует в себе примесь, и расплавленный участок при своем движении по прутку собирает примесь в себя. После того как нагреватель доходит до конца прутка, обогащенная примесью узкая зона на этом конце отрезается, а процесс повторяется снова. Многократным повторением проходов удается понизить содержание примеси в 100 и более раз.

Комментарии закрыты.