silicio de zona flotante

El silicio de zona flotante es silicio de alta pureza obtenido mediante fusión zonal vertical . El proceso fue desarrollado en los Laboratorios Bell por Henry Theuerer en 1955 como una modificación de un método desarrollado por William Gardner Pfann para el germanio . En la configuración vertical, el silicio fundido tiene suficiente tensión superficial para evitar la separación de la carga. La principal ventaja es el crecimiento sin crisol, que previene la contaminación del silicio por el propio recipiente y, por lo tanto, constituye una alternativa intrínsecamente de alta pureza a los cristales en lingote cultivados mediante el método Czochralski .

Las concentraciones de impurezas ligeras, como el carbono (C) y el oxígeno (O₂ ₎ , son extremadamente bajas. Otra impureza ligera, el nitrógeno (N₂ ₎ , ayuda a controlar los microdefectos y también mejora la resistencia mecánica de las obleas , por lo que ahora se añade intencionadamente durante las etapas de crecimiento.

Los diámetros de las obleas de zona flotante generalmente no superan los 200 mm debido a las limitaciones de tensión superficial durante el crecimiento. Una varilla policristalina de silicio ultrapuro de grado electrónico se introduce en una bobina de calentamiento por radiofrecuencia , lo que crea una zona fundida localizada a partir de la cual crece el lingote de cristal. Se utiliza un cristal semilla en un extremo para iniciar el crecimiento. Todo el proceso se lleva a cabo en una cámara al vacío o en una atmósfera de gas inerte.

La zona fundida arrastra las impurezas consigo, reduciendo así su concentración (la mayoría de las impurezas son más solubles en la masa fundida que en el cristal). Se utilizan técnicas de dopaje especializadas, como el dopaje del núcleo , el dopaje en pastillas, el dopaje con gas y el dopaje por transmutación neutrónica, para incorporar una concentración uniforme de la impureza deseada.

Las obleas de silicio de zona flotante pueden ser irradiadas con neutrones para convertirlas en un semiconductor dopado con tipo n.

El silicio de zona flotante se utiliza típicamente para dispositivos de potencia y aplicaciones de detectores , donde se requiere alta resistividad. ^{[ 1 ] : 364} Es altamente transparente a la radiación de terahercios y se usa generalmente para fabricar componentes ópticos, como lentes y ventanas, para aplicaciones de terahercios. También se usa en paneles solares de satélites debido a su mayor eficiencia de conversión. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 1 ] : 364}

• Método de Bridgman-Stockbarger
• Micro-pull-down
• Crecimiento del pedestal calentado por láser

• Michael Riordan y Lillian Hoddeson (1997) Crystal Fire: el nacimiento de la era de la información , página 230, WW Norton & Company ISBN 0-393-04124-7.