ゾーン精製とは?
ぞーんせいせい
ゾーン精製とは、棒状の固体材料に溶融帯域を移動させることで不純物を一端に集め、高純度の材料を得る精製技術です。
ゾーン精製(ゾーンせいせい)とは、棒状または柱状の固体材料の一部を局所的に溶融させて「溶融帯(ゾーン)」を作り、その溶融帯をゆっくりと一方向に移動させることで不純物を特定の方向に偏析・濃縮し、高純度の材料を得る精製法です。英語では「zone refining」または「zone melting」と呼ばれます。
この手法の原理は偏析(segregation)の利用にあります。固体が液体から凝固する際、ほとんどの不純物は固相よりも液相(溶融帯)に溶けやすい性質があります(偏析係数 k が1より小さい)。そのため溶融帯が移動するにつれ、不純物は溶融帯とともに移動し、材料の一方の端(溶融帯の進行方向の末端)に濃縮されます。この操作を繰り返すことで、不純物が集中した端部を切断・除去すれば高純度材料が得られます。
ゾーン精製は1950年代にウィリアム・ファン・フォイレンらによって開発され、特に半導体産業において革命的な意義を持ちました。ゲルマニウムやシリコンを電子デバイス用に高純度化(純度99.9999%以上)するための中心的な技術として発展しました。現代では引き上げ法(チョクラルスキー法)などと組み合わせてシリコン単結晶の製造に用いられます。
金属(ガリウム・インジウムなど)や有機化合物の精製にも応用されています。
使い方・例文
半導体デバイスに使うシリコンはゾーン精製によって超高純度に仕上げられており、溶融帯を繰り返し移動させることで不純物を端部に追い出して除去します。
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