1. Gennembrud i højrent materialeforberedelse
Siliciumbaserede materialer: Renheden af siliciumenkeltkrystaller har overgået 13N (99,9999999999%) ved brug af den flydende zone (FZ)-metoden, hvilket markant forbedrer ydeevnen af højeffekthalvlederenheder (f.eks. 5 avancerede IGBT'er). Denne teknologi reducerer iltforurening gennem en digelfri proces og integrerer silan CVD og modificerede Siemens-metoder for at opnå effektiv produktion af zonesmeltende polysilicium47.
Germanium-materialer: Optimeret rensning af zonesmeltning har hævet germanium-renheden til 13N med forbedrede urenhedsfordelingskoefficienter, hvilket muliggør applikationer i infrarød optik og strålingsdetektorer23. Interaktioner mellem smeltet germanium og udstyrsmaterialer ved høje temperaturer er dog fortsat en kritisk udfordring23.
2. Innovationer i proces og udstyr
Dynamisk parameterkontrol: Justeringer af smeltezonens bevægelseshastighed, temperaturgradienter og beskyttende gasmiljøer – kombineret med overvågning i realtid og automatiserede feedback-systemer – har forbedret processtabilitet og repeterbarhed, mens interaktioner mellem germanium/silicium og udstyr minimeres27.
Polysiliciumproduktion: Nye skalerbare metoder til zonesmeltende polysilicium adresserer iltindholdskontroludfordringer i traditionelle processer, reducerer energiforbruget og øger udbyttet47.
3. Teknologiintegration og tværfaglige applikationer
Smeltekrystallisationshybridisering: Lavenergi smeltekrystalliseringsteknikker integreres for at optimere organisk forbindelsesadskillelse og oprensning, hvilket udvider zonesmeltningsapplikationer i farmaceutiske mellemprodukter og finkemikalier6.
Tredjegenerationshalvledere: Zonesmeltning anvendes nu på materialer med bred båndgab som siliciumcarbid (SiC) og galliumnitrid (GaN), der understøtter højfrekvente og højtemperaturenheder. For eksempel muliggør flydende-fase enkrystalovnsteknologi stabil SiC-krystalvækst via præcis temperaturkontrol15.
4. Diversificerede applikationsscenarier
Fotovoltaik: Polysilicium i zonesmeltende kvalitet bruges i højeffektive solceller, der opnår fotoelektriske konverteringseffektiviteter over 26 % og driver fremskridt inden for vedvarende energi4.
Infrarøde og detektorteknologier: Germanium med ultrahøj renhed muliggør miniaturiseret, højtydende infrarød billedbehandling og nattesynsenheder til militære, sikkerhedsmæssige og civile markeder23.
5. Udfordringer og fremtidige retninger
Grænser for fjernelse af urenheder: Nuværende metoder kæmper med at fjerne urenheder fra lette elementer (f.eks. bor, fosfor), hvilket nødvendiggør nye dopingprocesser eller dynamiske smeltezonekontrolteknologier25.
Udstyrets holdbarhed og energieffektivitet: Forskning fokuserer på at udvikle højtemperaturbestandige, korrosionsbestandige digelmaterialer og radiofrekvente varmesystemer for at reducere energiforbruget og forlænge udstyrets levetid. Vacuum arc remelting (VAR) teknologi viser løfte om metalforfining47.
Zone-smelteteknologi er på vej mod "højere renhed, lavere omkostninger og bredere anvendelighed", hvilket styrker dens rolle som en hjørnesten inden for halvledere, vedvarende energi og optoelektronik.
Post tid: Mar-26-2025