fraktionierte Kristallisation
Chemie, Physikalische Chemie,
Verfahren zur Reinigung von Feststoffen (z.B. Silicium, Germanium) durch
wiederholtes Schmelzen und Erstarren. Wird eine Flüssigkeit A, die mit B
verunreinigt ist, auf die Schmelztemperatur abgekühlt, so kristallisiert nach
dem Hebelgesetz ein Feststoff aus, der einen niedrigeren Gehalt an B hat als
die Schmelze. Dieser mit etwas weniger B verunreinigte Feststoff kann erneut
geschmolzen und kristallisiert werden. Das Verfahren kann so lange fortgeführt
werden, bis die Schmelze A kein B mehr enthält (Abb. 1). Die
Gleichgewichtseinstellung des Festkörpers dauert jedoch sehr lange, so dass
dieses Verfahren sehr kostspielig ist. In der Praxis verwendet man daher das
Zonenschmelzen (Abb. 2). Es beruht auf der Umkehrung der fraktionierten
Kristallisation, indem der Feststoff in fortschreitenden Zonen aufgeschmolzen
wird. In der Schmelze reichert sich die Verunreinigung B an und befindet sich
nach mehrmaligem Wiederholen des Aufschmelzens und Erstarrens an einem Ende der
Probe. Mit Hilfe einer Modifikation dieses Verfahrens - der Zonendotierung - wird eine
definierte Menge eines Zusatzstoffes (z.B. Indium in Germanium) gleichmässig
eingebracht. Dabei wird eine mit der Dotierungssubstanz angereicherte Zone
mehrfach durch Aufschmelzen und Erstarren in die Probe eingebracht.

fraktionierte Kristallisation 1: Schmelzdiagramm einer
Substanz A in Abhängigkeit vom Molenbruch xB
der Substanz B. 1) Fraktionierte Kristallisation mit Gleichgewichtseinstellung:
Abkühlung der Schmelze entlang der Isoplethe durch a.
Bei a1 kristallisiert ein Feststoff der Zusammensetzung b1 aus. 2) Zonenschmelzen ohne
Gleichgewichtseinstellung im Festkörper: Abkühlung der Schmelze entlang der
Isoplethe durch a bis a2.
Es kristallisiert ein Feststoff der Zusammensetzung b2
aus. Die Schmelze hat dann die Zusammensetzung . Durch Abkühlung entlang der
neuen Isoplethe entsteht ein Feststoff b3
und eine Schmelze . Nach einer Serie von Zonenschmelzungen hat sich B an einem
Ende der Probe angereichert und A liegt rein vor.

fraktionierte Kristallisation 2: Zonenschmelzen einer
stabförmigen Probe. Nach einer Serie von Zonenschmelzen hat sich die
Verunreinigung am rechten Ende angereichert.
<< vorhergehender Begriff |
|
nächster Begriff >> |
|
|
|
Diese Seite als Bookmark speichern :
|