浮带矽

浮带矽（英语：Float-zone silicon）是利用垂直式区域熔炼技术所得到的高纯度矽。先是1953年美国陆军通讯兵团（英语：Signal Corps (United States Army)）的科学家保罗·开克（Paul H. Keck，1908年6月28日－1963年4月8日）与马塞尔·儒勒·埃都瓦·高莱（英语：Marcel J. E. Golay）以区域熔炼法制备出矽单晶。^[1] 后来又有1955年贝尔实验室的Henry Theuerer改良威廉·加德纳·普凡纯化锗的程序而开发出相关技术。在垂直式的区域熔炼里，熔融矽有足够的表面张力避免炉料固液分离，如此便可不用再加装密闭容器防止矽被污染。

若欲取得高纯度的矽，浮带矽制程是柴式拉晶法的替代方案。以此法精炼之矽可以做到碳、氧等杂质浓度极低。另一种杂质氮可以控制微小的晶体缺陷，而且有置换型固溶强化（英语：Solid solution strengthening）的效果，是故在晶体的成长阶段常常人为刻意渗氮保留一点点氮杂质。

浮带矽受限于成长时必须控制表面张力，所以制造出来的晶圆直径通常不超过150毫米。一条超纯电子级多晶晶棒通过一环射频加热线圈，在该晶棒上产生一小段熔融区长晶。一小颗晶种置于一端以启始晶体成长。整个制程必须在通惰性气体或在真空腔体吹净（英语：Air purge system）中进行，尽可能避免污染。因多数杂质在矽中的平衡分离系数小于1，故杂质往液态之熔融浮区移动被带走。特殊掺杂技术如核心位置掺杂、小球掺杂、渗气掺杂、中子转化掺杂等等可以达成杂质浓度均匀一致。

应用

区域熔融法精炼出来的矽通常用在功率半导体器件（英语：power semiconductor device）以及光传感器或其他传感器的用途上。浮带矽对太赫兹辐射具高通透性，故常被用来制造需要对太赫兹辐射有高通透性的光学元件如透镜、窗等。

参见

参考文献

^ Paul H. Keck and Marcel J. E. Golay，《Crystallization of Silicon from a Floating Liquid Zone》，物理评论系列2，第89集，第1297页
^ 存档副本. [2017-02-16]. （原始内容存档于2019-12-04）.
^ 存档副本. [2017-02-16]. （原始内容存档于2015-05-20）.

参考书目

Michael Riordan & Lillian Hoddeson著，叶伟文译，原书名《Crystal Fire: the birth of the information age》，中译名《矽晶之火》，台北市：天下文化出版，1997年，ISBN 957-621-492-0.

[1] Paul H. Keck and Marcel J. E. Golay，《Crystallization of Silicon from a Floating Liquid Zone》，物理评论系列2，第89集，第1297页

[2] 存档副本. [2017-02-16]. （原始内容存档于2019-12-04）.

[3] 存档副本. [2017-02-16]. （原始内容存档于2015-05-20）.

[1]

[2]

[3]