ЗО́ННАЯ ПЛА́ВКА

ЗО́ННАЯ ПЛА́ВКА, про­цесс пе­ре­кри­стал­ли­за­ции твёр­до­го ве­ще­ст­ва, осу­ще­ст­в­ляе­мый пу­тём со­зда­ния в об­ра­ба­ты­вае­мом из­де­лии (прут­ке, слит­ке) уз­ко­го рас­плав­лен­но­го уча­ст­ка (т. н. зо­ны) и его мед­лен­но­го пе­ре­ме­ще­ния вдоль из­де­лия. При этом об­ра­зу­ют­ся две меж­фаз­ные гра­ни­цы зо­ны – по­верх­но­сти раз­де­ла твёр­дой и жид­кой фаз: на од­ной про­ис­хо­дит плав­ле­ние, на дру­гой – кри­стал­ли­за­ция. Для рас­плав­ле­ния ис­поль­зу­ют­ся ин­дук­ци­он­ный, элек­трон­ный, плаз­мен­ный и др. ви­ды на­гре­ва. В про­цес­се плав­ки ли­бо на­гре­ва­тель сме­ща­ет­ся от­но­си­тель­но не­по­движ­но­го об­раз­ца, ли­бо об­ра­зец – от­но­си­тель­но на­гре­ва­те­ля (обыч­но ско­рость пе­ре­ме­ще­ния рас­плав­лен­ной зо­ны по об­раз­цу 0,1–10 мм/мин, со­от­но­ше­ние ши­ри­ны рас­плав­лен­ной зо­ны и дли­ны об­раз­ца ок. 1:10). Раз­ли­ча­ют З. п. кон­тей­нер­ную (для ма­те­риа­лов, не взаи­мо­дей­ст­вую­щих с ма­те­риа­лом кон­тей­не­ра) и бе­сти­гель­ную (для ма­те­риа­лов с до­ста­точ­но вы­со­ким по­верх­но­ст­ным на­тя­же­ни­ем в жид­ком со­стоя­нии, напр. $\ce{Si, Ge, Nb, Mo}$; об­ра­зец ус­та­нав­ли­ва­ет­ся вер­ти­каль­но). Для удер­жа­ния рас­плав­лен­ной зо­ны от ра­сте­ка­ния (в слу­чае вы­со­кой жид­ко­те­ку­че­сти ма­те­риа­ла) при­ме­ня­ют разл. тех­но­ло­гич. приё­мы, напр. З. п. про­во­дят в маг­нит­ном по­ле.

З. п. ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся для по­лу­че­ния осо­бо чис­тых ма­те­риа­лов (ме­тал­лов, ПП, ди­элек­три­ков, ор­га­нич. и не­ор­га­нич. со­еди­не­ний и др.) с со­дер­жа­ни­ем при­ме­сей до 10^–7–10^–9% (зон­ная очи­ст­ка), ле­ги­ро­ва­ния и рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния при­ме­си по слит­ку (зон­ное вы­рав­ни­ва­ние), вы­ра­щи­ва­ния мо­но­кри­стал­лов и др. Зон­ная очи­ст­ка ос­но­ва­на на том, что по ме­ре про­дви­же­ния рас­плав­лен­ной зо­ны про­ис­хо­дит пе­ре­рас­пре­де­ле­ние по дли­не об­раз­ца со­дер­жа­щих­ся в ма­те­риа­ле при­ме­сей вслед­ст­вие раз­ли­чия рас­тво­ри­мо­сти при­ме­сей в твёр­дой и жид­кой фа­зе. Зон­ное вы­рав­ни­ва­ние за­клю­ча­ет­ся в по­пе­ре­мен­ном пе­ре­ме­ще­нии рас­плав­лен­ной зо­ны от на­ча­ла об­раз­ца к кон­цу и об­рат­но, в ре­зуль­та­те че­го про­ис­хо­дит рав­но­мер­ное рас­пре­де­ле­ние при­ме­сей и ле­ги­рую­щих до­ба­вок по дли­не слит­ка. Вы­ра­щи­ва­ние мо­но­кри­стал­лов осу­ще­ст­в­ля­ют при ис­поль­зо­ва­нии за­тра­воч­но­го кри­стал­ла (мо­но­кри­стал­лич. за­ро­ды­ша). В мес­те сты­ка за­тра­воч­но­го кри­стал­ла со стерж­нем, под­ле­жа­щим пе­ре­кри­стал­ли­за­ции, соз­да­ёт­ся рас­плав­лен­ная зо­на, за­хва­ты­ваю­щая как часть стерж­ня, так и часть за­трав­ки. При оп­ти­маль­ном под­бо­ре па­ра­мет­ров З. п. фор­ми­ру­ет­ся мо­но­кри­стал­лич. струк­ту­ра.

З. п. впер­вые ис­поль­зо­ва­на в 1927 для очи­ст­ки же­ле­за, в 1952 для по­лу­че­ния гер­ма­ния вы­со­кой сте­пе­ни чис­то­ты. В нач. 1950-х гг. В. Пфанн (США) сфор­му­ли­ро­вал осн. по­ло­же­ния З. п., про­вёл фун­дам. ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти тео­рии и ап­па­ра­тур­но­го оформ­ле­ния про­цес­са.