1. Avenços en la preparació de materials d'alta puresa
Materials basats en silici: la puresa dels cristalls individuals de silici ha superat el 13N (99,9999999999%) mitjançant el mètode de la zona flotant (FZ), millorant significativament el rendiment dels dispositius semiconductors d'alta potència (per exemple, els IGBT) i els xips avançats. Aquesta tecnologia redueix la contaminació d'oxigen mitjançant un procés sense gresol i integra CVD de silà i mètodes Siemens modificats per aconseguir una producció eficient de polisilici47 de grau de fusió de zones.
Materials de germani: la purificació de la zona de fusió optimitzada ha elevat la puresa del germani a 13N, amb coeficients de distribució d'impureses millorats, que permeten aplicacions en òptica infraroja i detectors de radiació23. Tanmateix, les interaccions entre el germani fos i els materials dels equips a altes temperatures segueixen sent un repte crític23.
2. Innovacions en Procés i Equips
Control de paràmetres dinàmics: els ajustos a la velocitat de moviment de la zona de fusió, els gradients de temperatura i els entorns de gas protector, juntament amb un monitoratge en temps real i sistemes de retroalimentació automatitzats, han millorat l'estabilitat i la repetibilitat del procés alhora que minimitzen les interaccions entre germani/silici i equip27.
Producció de polisilici: nous mètodes escalables per a polisilici de grau de fusió de zones aborden els reptes de control del contingut d'oxigen en els processos tradicionals, reduint el consum d'energia i augmentant el rendiment47.
3. Integració tecnològica i aplicacions transversals
Hibridació de cristal·lització de fusió: s'estan integrant tècniques de cristal·lització de fusió de baixa energia per optimitzar la separació i purificació de compostos orgànics, ampliant les aplicacions de fusió de zones en productes intermedis farmacèutics i productes químics fins6.
Semiconductors de tercera generació: la fusió de zones ara s'aplica a materials de banda ampla com carbur de silici (SiC) i nitrur de gal·li (GaN), que admeten dispositius d'alta freqüència i alta temperatura. Per exemple, la tecnologia de forn d'un sol cristall en fase líquida permet un creixement estable de cristalls de SiC mitjançant un control precís de la temperatura15.
4. Escenaris d'aplicacions diversificats
Fotovoltaica: el polisilici de grau de fusió de zones s'utilitza en cèl·lules solars d'alta eficiència, aconseguint eficiències de conversió fotoelèctrica més del 26% i impulsant els avenços en les energies renovables4.
Tecnologies d'infrarojos i detectors: el germani d'alta puresa permet dispositius d'imatge i visió nocturna d'infrarojos miniaturitzats d'alt rendiment per als mercats militars, de seguretat i civils23.
5. Reptes i orientacions futures
Límits d'eliminació d'impureses: els mètodes actuals lluiten amb l'eliminació d'impureses dels elements lleugers (per exemple, bor, fòsfor), que requereixen nous processos de dopatge o tecnologies de control dinàmic de zones de fusió25.
Durabilitat de l'equip i eficiència energètica: la investigació se centra en el desenvolupament de materials de gresol resistents a altes temperatures i resistents a la corrosió i sistemes de calefacció per radiofreqüència per reduir el consum d'energia i allargar la vida útil de l'equip. La tecnologia de refusió de l'arc al buit (VAR) és prometedora per al refinament del metall47.
La tecnologia de fusió de zones està avançant cap a una més puresa, un cost més baix i una aplicabilitat més àmplia, consolidant el seu paper com a pedra angular en semiconductors, energies renovables i optoelectrònica
Hora de publicació: 26-mar-2025