Seção: Tutoriais Transmissão

 

 
Semicondutores: Dopagem e Purificação

 

Técnicas de Dopagem

 

A dopagem pode ser feita em quatro situações, conforme discriminamos a seguir:

  • Durante o crescimento do cristal: o material de base sofre um aquecimento até se transformar em massa cristalina fundente, estado em que se efetua o acréscimo do material de dopagem, durante esse processo térmico, o nosso cristal vai "crescendo" posicionando-se os átomos da dopagem na própria cadeia cristalina que se forma.
  • Por liga: o material de base é levado a fusão conjuntamente com o de acréscimo, formando-se assim uma liga. Apos essa formação e esfriamento, os dois materiais estão agregados entre si.
  • Por implantação iônica: átomos eletricamente carregados (com íons) de material dopante em estado gasoso são acelerados por um campo elétrico e injetados na cadeia cristalina do semicondutor. O método da implantação iônica é o mais preciso e o mais sofisticado entre os mencionados, permitindo um ótimo controle tanto de posicionamento quanto de concentração da dopagem feita.
  • Por difusão: nesse processo, vários discos de metal tetravalente básico são elevados a temperaturas da ordem de 1000 ° C e, nessas condições, colocados na presença de metais em estado gasoso (por exemplo, boro). Os átomos de metal em estado gasoso se difundem no cristal sólido. Sendo o material sólido do tipo N, cria-se, assim, uma zona P.

 

Métodos de Purificação

 

Vejamos os três processos de purificação utilizados:

 

Destilação e Sublimação: a acentuada influencia das impurezas sobre as características elétricas do semicondutor, leva em muitos casos a exigência de se repetir o processo de purificação sobre a matéria prima fornecida pela industria química, antes de manufatura-la.

 

Um primeiro passo são os processos de destilação e sublimação, com o objetivo de elevar o mais possível à ação destes processos, devem ser analisados os diagramas de ebulição.

 

A diferença entre destilação e sublimação, é que na sublimação as modificações do estado físico eliminam o estado liquido, o que traz dificuldades de fracionamento dos materiais envolvidos, precipitando-se freqüentemente muito próximos entre si os elementos, facilmente e dificilmente sublimáveis.

 

A vantagem da sublimação esta na facilidade dos meios necessários a sua obtenção.

 

Eletrolise: a purificação eletrolítica das matérias primas básicas pode levar a graus de pureza bastante elevados, se esta for realizada com cuidados especiais e eventualmente repetida dado numero de vezes.

 

Através da eletrolise, um metal pode ser separado de outros metais menos nobres e de partículas insolúveis no eletrólito, a eficiência da separação ou eliminação simultânea de diversos metais, depende da relação dos potenciais destes metais em relação à solução (eletrólito) utilizada, e menos da grandeza da corrente.

 

Método da Cristalização Dirigida: os cristais que compõem a matéria prima básica dos materiais semicondutores são obtidos pelo método da fusão, após o que o material se apresenta na forma normal de um bastão sólido.

 

Se o cadinho com o material em fusão é lentamente tirado do forno, o bastão se forma, com perda gradativa de temperatura; ao se analisar este bastão, observa-se que à parte que por mais tempo ficou liquida, portanto, a ultima que saiu do forno, é a que apresenta uma maior concentração de impurezas, e, por isso, é geralmente cortada.

 

Fusão Zonal: o necessário e elevado grau de purificação faz com que, para os semicondutores, os métodos anteriores, via de regra, não tragam o resultado final desejado.

 

O presente processo da fusão zonal utiliza-se do fato de que, num sistema de dois elementos em condição de equilíbrio entre a fase sólida e liquida, a composição de ambas a fase é geralmente diferente e que, no limite do diagrama de estado, as curvas liquida e sólida encontram-se segundo um ângulo definido, isto significa que mesmo no caso de uma concentração mínima de um elemento no outro, apresenta-se uma diferença de concentrações na passagem do estado liquido para o sólido.

 

 

 

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