1. Áttörések a nagy tisztaságú anyagelőállításban
Szilíciumalapú anyagok: A szilícium egykristályok tisztasága meghaladta a 13N-t (99,9999999999%) az úszózónás (FZ) módszerrel, ami jelentősen javítja a nagy teljesítményű félvezető eszközök (pl. IGBT-k) és a fejlett chipek teljesítményét45. Ez a technológia egy olvasztótégelymentes eljárással csökkenti az oxigénszennyezést, és integrálja a szilán CVD-t és a módosított Siemens-módszereket a zónaolvadásos minőségű poliszilícium47 hatékony előállításához.
Germánium anyagok: Az optimalizált zónás olvasztási tisztítás a germánium tisztaságát 13N-re emelte, javított szennyeződés-eloszlási együtthatókkal, lehetővé téve az alkalmazásokat infravörös optikában és sugárzásdetektorokban23. Az olvadt germánium és a berendezésanyagok közötti kölcsönhatások magas hőmérsékleten azonban továbbra is kritikus kihívást jelentenek23.
2. Innovációk a folyamatokban és a berendezésekben
Dinamikus paraméterszabályozás: Az olvadékzóna mozgási sebességének, a hőmérsékleti gradienseknek és a védőgáz környezetének beállításai – a valós idejű monitorozással és az automatizált visszacsatoló rendszerekkel párosulva – javították a folyamat stabilitását és megismételhetőségét, miközben minimalizálták a germánium/szilícium és a berendezés közötti kölcsönhatásokat.27
Poliszilícium előállítása: A zónás olvadáspontú poliszilícium új, skálázható módszerei a hagyományos folyamatok oxigéntartalmának szabályozásával kapcsolatos kihívásokat célozzák, csökkentve az energiafogyasztást és növelve a hozamot47.
3. Technológiai integráció és interdiszciplináris alkalmazások
Olvadékkristályosításos hibridizáció: Alacsony energiájú olvadékkristályosítási technikákat integrálnak a szerves vegyületek elválasztásának és tisztításának optimalizálása érdekében, bővítve a zónás olvasztási alkalmazásokat a gyógyszerészeti intermedierekben és a finomvegyszerekben.
Harmadik generációs félvezetők: A zónaolvasztásos eljárást ma már széles tiltott sávú anyagoknál, például szilícium-karbidnál (SiC) és gallium-nitridnél (GaN) alkalmazzák, nagyfrekvenciás és magas hőmérsékletű eszközök támogatására. Például a folyadékfázisú egykristályos kemence technológia lehetővé teszi a stabil SiC kristálynövekedést a precíz hőmérséklet-szabályozás révén.15
4. Változatos alkalmazási forgatókönyvek
Fotovoltaikus energia: A zónaolvadáspontú poliszilíciumot nagy hatékonyságú napelemekben használják, több mint 26%-os fotoelektromos konverziós hatásfokot érnek el, és előmozdítják a megújuló energiaforrások fejlesztését.4
Infravörös és detektoros technológiák: Az ultranagy tisztaságú germánium miniatürizált, nagy teljesítményű infravörös képalkotó és éjjellátó eszközöket tesz lehetővé katonai, biztonsági és polgári piacokon23.
5. Kihívások és jövőbeli irányok
Szennyeződés-eltávolítási határértékek: A jelenlegi módszerek nehezen távolítják el a könnyűelem-szennyeződéseket (pl. bór, foszfor), ami új adalékolási eljárásokat vagy dinamikus olvadékzóna-szabályozási technológiákat tesz szükségessé.25
Berendezések tartóssága és energiahatékonysága: A kutatás a magas hőmérsékletnek és korróziónak ellenálló olvasztótégely-anyagok és rádiófrekvenciás fűtőrendszerek fejlesztésére összpontosít az energiafogyasztás csökkentése és a berendezések élettartamának meghosszabbítása érdekében. A vákuumíves újraolvasztás (VAR) technológia ígéretesnek tűnik a fémfinomításban47.
A zónaolvasztásos technológia a nagyobb tisztaság, az alacsonyabb költségek és a szélesebb körű alkalmazhatóság felé halad, megszilárdítva szerepét a félvezetők, a megújuló energia és az optoelektronika sarokköveként.
Közzététel ideje: 2025. márc. 26.