1. Proboji u pripremi materijala visoke čistoće
Materijali na bazi silicija: Čistoća monokristala silicija premašila je 13N (99,9999999999%) korištenjem metode plutajuće zone (FZ), značajno poboljšavajući performanse visokonaponskih poluprovodničkih uređaja (npr. IGBT-a) i naprednih čipova 45. Ova tehnologija smanjuje kontaminaciju kisikom kroz proces bez lončića i integrira silan CVD i modificirane Siemens metode kako bi se postigla efikasna proizvodnja polisilicija zonskog topljenja 47.
Materijali od germanijuma: Optimizovano zonsko prečišćavanje topljenjem povećalo je čistoću germanijuma na 13N, sa poboljšanim koeficijentima raspodjele nečistoća, što omogućava primjenu u infracrvenoj optici i detektorima zračenja 23. Međutim, interakcije između rastopljenog germanijuma i materijala opreme na visokim temperaturama ostaju ključni izazov 23.
2. Inovacije u procesu i opremi
Dinamička kontrola parametara: Podešavanja brzine kretanja zone topljenja, temperaturnih gradijenta i okruženja zaštitnog gasa - zajedno sa praćenjem u realnom vremenu i automatizovanim sistemima povratne informacije - poboljšala su stabilnost i ponovljivost procesa, a istovremeno su minimizirala interakcije između germanijuma/silicijuma i opreme27.
Proizvodnja polisilicija: Nove skalabilne metode za polisilicij zonskog topljenja rješavaju izazove kontrole sadržaja kisika u tradicionalnim procesima, smanjujući potrošnju energije i povećavajući prinos.
3. Integracija tehnologije i interdisciplinarne primjene
Hibridizacija kristalizacije taline: Tehnike kristalizacije taline niske energije integriraju se kako bi se optimiziralo odvajanje i pročišćavanje organskih spojeva, proširujući primjenu zonskog topljenja u farmaceutskim međuproizvodima i finim hemikalijama6.
Poluprovodnici treće generacije: Zonsko topljenje se sada primjenjuje na materijale sa širokim energetskim procijepom poput silicijum karbida (SiC) i galijum nitrida (GaN), podržavajući visokofrekventne i visokotemperaturne uređaje. Na primjer, tehnologija peći za tečnofazne monokristale omogućava stabilan rast SiC kristala putem precizne kontrole temperature15.
4. Raznovrsni scenariji primjene
Fotovoltaika: Polisilicij zonskog topljenja koristi se u visokoefikasnim solarnim ćelijama, postižući efikasnost fotoelektrične konverzije preko 26% i potičući napredak u obnovljivim izvorima energije.
Infracrvene i detektorske tehnologije: Ultra-čist germanij omogućava minijaturizirane, visokoučinkovite uređaje za infracrveno snimanje i noćno gledanje za vojno, sigurnosno i civilno tržište23.
5. Izazovi i budući pravci
Ograničenja uklanjanja nečistoća: Trenutne metode imaju poteškoća s uklanjanjem nečistoća lakih elemenata (npr. bora, fosfora), što zahtijeva nove procese dopiranja ili tehnologije dinamičke kontrole zone topljenja25.
Trajnost opreme i energetska efikasnost: Istraživanje se fokusira na razvoj materijala za lončiće otpornih na visoke temperature i koroziju, te sistema radiofrekventnog grijanja kako bi se smanjila potrošnja energije i produžio vijek trajanja opreme. Tehnologija vakuumskog lučnog pretapanja (VAR) pokazuje obećavajuće rezultate za rafiniranje metala47.
Tehnologija zonskog topljenja napreduje ka većoj čistoći, nižim troškovima i široj primjenjivosti, učvršćujući svoju ulogu kao temelja u poluprovodnicima, obnovljivim izvorima energije i optoelektronici.
Vrijeme objave: 26. mart 2025.