La fusión por zonas es un proceso de purificación de cristales, especialmente los que se utilizan en semiconductores, que utiliza calor para empujar las impurezas desde la parte superior de un cristal a la parte inferior de un cristal. Cuando el cristal se calienta, las impurezas se arrastran hacia el fondo del cristal y se corta el fondo, dejando una muestra purificada. Hay dos formas de realizar la fusión de zonas, con la zona de calor estacionaria o en movimiento; ambos llegan a resultados similares. El refinado de zona es el proceso de realizar el procedimiento de fusión varias veces, hasta que el cristal esté completamente purificado.
Para iniciar la fusión de la zona, se coloca un cristal en un crisol cilíndrico, con un cristal semilla sobresaliendo de la parte superior. El cristal semilla es la parte principal que debe purificarse, aunque también se purificará parte del otro cristal. Luego se prepara un horno, con una zona de calor estrecha cerca del centro, y el cristal se somete lentamente a la zona de calor.
Hay dos métodos principales para realizar un proceso de fusión por zonas. En el método Bridgman, la zona caliente se mueve contra el crisol mientras el crisol está estacionario. El método Stockbarger es el opuesto, con el crisol moviéndose a través de una zona de calor. Aunque son completamente opuestos, ambos hacen lo mismo.
Cuando el cristal se somete a la zona de calor, se funde. Esto permite que las impurezas del cristal se muevan libremente y tienden a moverse hacia la parte más fría que no pasa a través de la zona de calor. Para permitir que todas las impurezas se muevan, el cristal se calienta muy lentamente, hasta que las purezas se introducen en la base del cristal. La parte inferior del cristal se corta, dejando un cristal purificado.
Para asegurar que la fusión de la zona sea exitosa, se utiliza un proceso llamado refinación de la zona. Esto es lo mismo que la zona de fusión, pero el cristal se purifica varias veces. Al hacer esto varias veces en el mismo cristal, los trabajadores pueden estar seguros de que el cristal está completamente libre de impurezas.
Este proceso de purificación se realiza principalmente en cristales que se utilizan como semiconductores, pero también se puede utilizar en otras aplicaciones. Los semiconductores son piezas utilizadas en ingeniería que tienen conductividad entre un conductor y un aislante. Si las impurezas permanecen en el cristal, interferirían con el flujo de electricidad, haciendo que el cristal sea demasiado conductor o no lo suficientemente conductor.