Topienie strefowe

Wśród wielu innych metod należących do tej samej rodziny co metoda Czochralskiego, nas zainteresować powinna jeszcze jedna-metoda topienia strefowego. Metoda ta stosowana jest do dwóch różnych celów: hodowania monokryształów i oczyszczania monokryształów ze szkodliwych zanieczyszczeń. Jest to jedna z najmłodszych metod-opracowana i zastosowana do oczyszczania metali zaledwie trzydzieści lat temu, w roku 1952, przez Amerykanina W. G. Pfanna, a dopiero znacznie później adaptowana do hodowli monokryształów. Polikrystaliczny, składający się z wielu drobniutkich kryształów materiał, z którego chcemy uzyskać monokryształ, układa się w specjalnym tyglu, naczyniu o kształcie łódki, wykonanym z materiału o wysokiej temperaturze topnienia, nie reagującym z materiałem hodowanego monokryształu, i poddaje ogrzewaniu. Jest to jednak ogrzewanie bardzo specjalne. Zgodnie z nazwą metody ogrzewa się aż do stopienia tylko bardzo wąską strefę materiału. Jeżeli ogrzewać będziemy rozpoczynając od jednego tylko końca materiału, a źródło wysokiej temperatury będziemy przesuwać w kierunku drugiego końca, to doprowadzamy do stopienia na całej długości. W każdym momencie przesuwania się źródła ciepła stopieniu ulegnie jednak tylko jedna, wąska warstwa materiału. Przed nią i za nią będzie chłodniej, a więc przed źródłem ciepła temperatura wzrasta – materiał jest topiony, a za wędrującym źródłem ciepła temperatura maleje – uprzednio stopiony materiał krzepnie i krystalizuje. Gdy różnica temperatury między warstwą ciekłą a krzepnącą oraz szybkość przesuwania się strefy stopionej będą odpowiednio niewielkie, to podczas krzepnięcia rósł będzie monokryształ.