Processo Czochralski

Il processo Czochralski prende il nome dal chimico polacco Jan Czochralski che nel 1916 pubblicò una sua ricerca che permette di realizzare la crescita di cristalli di estrema purezza usati successivamente per ottenere cristalli singoli utilizzabili nei semiconduttori ad esempio al silicio, germanio e arseniuro di gallio oppure metalli come palladio, platino, oro, e argento o sali e gemme sintetiche.

La scoperta avvenne in modo casuale mentre studiava la velocità di cristallizzazione dei metalli quando, invece di intingere la sua penna nell’inchiostro, la mise nello stagno fuso e ottenne un filamento del metallo che scoprì essere un cristallo singolo. Nel 1948 con questo metodo furono ottenuti cristalli singoli di germanio e nel 1949 quelli di silicio e il silicio monocristallino ottenuto con questo metodo viene spesso indicato come Cz-Si.

Si stima che il 99% di tutti i semiconduttori siano realizzati in silicio monocristallino e, sebbene esistano diversi metodi per ottenere wafer di silicio su cui vengono costruiti circuiti integrati attraverso drogaggi, il processo Czochralski è uno dei più utilizzati per l’elevatissimo grado di purezza.

Il silicio, ad elevata purezza, viene introdotto in un crogiolo di quarzo dove vengono aggiunti in quantità precise, a seconda del risultato desiderato il fosforo o arsenico che sono dopanti di tipo n o il boro che è un dopante di tipo p.

Quando il silicio è drogato con fosforo o di arsenico, gli atomi di questi droganti sostituiscono atomi di silicio nel reticolo cristallino del semiconduttore, ma poiché hanno un elettrone esterno in più del silicio, essi tendono a fornire questo elettrone alla banda di conduzione. Quando il silicio è drogato con il boro che ha un elettrone esterno in meno del silicio esso tende a prendere un elettrone dalla banda di valenza, e quindi a creare una lacuna.

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Author: Chimicamo

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