1. Proboji u pripremi materijala visoke čistoće
Materijali na bazi silicija: Čistoća silicijevih monokristala premašila je 13N (99,9999999999%) korištenjem metode plutajuće zone (FZ), značajno poboljšavajući performanse poluvodičkih uređaja velike snage (npr. IGBT-a) i naprednih čipova 45. Ova tehnologija smanjuje onečišćenje kisikom procesom bez lončića i integrira silanski CVD i modificirane Siemensove metode kako bi se postigla učinkovita proizvodnja polisilicija zonskog taljenja 47.
Germanijevi materijali: Optimizirano zonsko pročišćavanje taljenjem povećalo je čistoću germanija na 13N, s poboljšanim koeficijentima raspodjele nečistoća, što omogućuje primjenu u infracrvenoj optici i detektorima zračenja 23. Međutim, interakcije između rastaljenog germanija i materijala opreme na visokim temperaturama ostaju ključni izazov 23.
2. Inovacije u procesu i opremi
Dinamička kontrola parametara: Prilagodbe brzine kretanja zone taljenja, temperaturnih gradijenta i okruženja zaštitnog plina - zajedno s praćenjem u stvarnom vremenu i automatiziranim sustavima povratne informacije - poboljšale su stabilnost i ponovljivost procesa, a istovremeno su smanjile interakcije između germanija/silicija i opreme27.
Proizvodnja polisilicija: Nove skalabilne metode za polisilicij zonskog taljenja rješavaju izazove kontrole sadržaja kisika u tradicionalnim procesima, smanjujući potrošnju energije i povećavajući prinos 47.
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 taljenja u farmaceutskim međuproduktima i finim kemikalijama6.
Poluvodiči treće generacije: Zonsko taljenje sada se primjenjuje na materijale sa širokim energetskim razmakom poput silicijevog karbida (SiC) i galijevog nitrida (GaN), podržavajući visokofrekventne i visokotemperaturne uređaje. Na primjer, tehnologija peći s tekućim fazama monokristala omogućuje stabilan rast SiC kristala putem precizne kontrole temperature15.
4. Raznoliki scenariji primjene
Fotovoltaika: Polisilicij zonskog taljenja koristi se u visokoučinkovitim solarnim ćelijama, postižući učinkovitost fotoelektrične pretvorbe preko 26% i potičući napredak u obnovljivim izvorima energije.
Infracrvene i detektorske tehnologije: Germanij ultra visoke čistoće omogućuje minijaturizirane, visokoučinkovite uređaje za infracrveno snimanje i noćno gledanje za vojna, sigurnosna i civilna tržišta23.
5. Izazovi i budući smjerovi
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 taljenja25.
Trajnost opreme i energetska učinkovitost: Istraživanje se usredotočuje na razvoj materijala za lončiće otpornih na visoke temperature i koroziju te sustava radiofrekventnog grijanja kako bi se smanjila potrošnja energije i produžio vijek trajanja opreme. Tehnologija vakuumskog lučnog pretaljenja (VAR) pokazuje obećavajuće rezultate za pročišćavanje metala47.
Tehnologija zonskog taljenja napreduje prema većoj čistoći, nižim troškovima i široj primjenjivosti, učvršćujući svoju ulogu kao temelja u poluvodičima, obnovljivim izvorima energije i optoelektronici.
Vrijeme objave: 26. ožujka 2025.