Topienie strefowe to proces oczyszczania kryształów, zwłaszcza stosowanych w półprzewodnikach, który wykorzystuje ciepło do wypchnięcia zanieczyszczeń z wierzchu kryształu na spód kryształu. Po podgrzaniu kryształu zanieczyszczenia są wciągane na dno kryształu i dno jest odcinane, pozostawiając oczyszczoną próbkę. Istnieją dwa sposoby wykonywania topienia stref, przy czym strefa ciepła jest nieruchoma lub ruchoma; obaj osiągają podobne wyniki. Rafinacja strefowa to proces polegający na kilkukrotnym wykonywaniu procedury topienia, aż do całkowitego oczyszczenia kryształu.
Aby rozpocząć topienie strefy, kryształ umieszcza się w cylindrycznym tyglu, z kryształem zaszczepiającym wystającym z góry. Kryształ zaszczepiający jest główną częścią, która musi zostać oczyszczona, chociaż niektóre inne kryształy również zostaną oczyszczone. Następnie przygotowuje się piec z wąską strefą ciepła w pobliżu środka, a kryształ jest powoli poddawany działaniu strefy ciepła.
Istnieją dwie główne metody przeprowadzania procesu topienia stref. W metodzie Bridgmana strefa gorąca porusza się względem tygla, podczas gdy tygiel jest nieruchomy. Metoda Stockbarger jest odwrotna, z tyglem poruszającym się w strefie grzewczej. Chociaż są całkowitymi przeciwieństwami, obaj robią to samo.
Kiedy kryształ jest poddawany działaniu strefy ciepła, staje się stopiony. Umożliwia to swobodne przemieszczanie się zanieczyszczeń w krysztale, które mają tendencję do przemieszczania się w kierunku zimniejszej części, która nie jest przepuszczana przez strefę ciepła. Aby umożliwić przemieszczanie się wszystkich zanieczyszczeń, kryształ jest podgrzewany bardzo powoli, aż czystość zostanie wciągnięta do podstawy kryształu. Dolna część kryształu jest odcinana, pozostawiając po sobie oczyszczony kryształ.
Aby zapewnić pomyślne topienie strefowe, stosuje się proces zwany rafinacją strefową. To tak samo jak topienie strefy, ale kryształ jest kilkakrotnie oczyszczany. Robiąc to kilka razy z tym samym kryształem, pracownicy mogą być pewni, że kryształ jest całkowicie wolny od zanieczyszczeń.
Ten proces oczyszczania jest wykonywany głównie na kryształach, które są używane jako półprzewodniki, ale może być również używany w innych zastosowaniach. Półprzewodniki to elementy używane w inżynierii, które mają przewodnictwo między przewodnikiem a izolatorem. Jeśli zanieczyszczenia pozostaną w krysztale, zakłócą przepływ elektryczności, czyniąc kryształ albo zbyt przewodzącym, albo niewystarczająco przewodzącym.