Аймақтық балқыту технологиясындағы жаңа әзірлемелер

1. ‌Тазалығы жоғары материалды дайындаудағы жетістіктер‌
‌Кремний негізіндегі материалдар‌: кремний монокристалдарының тазалығы қалқымалы аймақ (FZ) әдісін қолданып, ‌13N (99,9999999999%)‌ асып түсті, бұл жоғары қуатты жартылай өткізгіш құрылғылардың (мысалы, IGBTs және алдыңғы қатарлы чиптер) өнімділігін айтарлықтай жақсартады. Бұл технология тигельсіз процесс арқылы оттегінің ластануын азайтады және аймақтық балқу дәрежесі бар полисилиций47 тиімді өндірісіне қол жеткізу үшін силандық CVD және модификацияланған Siemens әдістерін біріктіреді.
‌Германий материалдары‌: Оңтайландырылған балқыту аймағын тазарту германий тазалығын ‌13N‌ дейін жоғарылатты, бұл инфрақызыл оптикада және радиация детекторларында‌23 қолдануға мүмкіндік беретін қоспаларды бөлу коэффициенттері жақсарды. Дегенмен, балқытылған германий мен жабдық материалдарының жоғары температурадағы өзара әрекеттесуі маңызды мәселе болып қала береді‌23.
2. ‌Процесстер мен жабдықтардағы инновациялар‌
‌Динамикалық параметрді басқару‌: балқыту аймағының қозғалыс жылдамдығын, температура градиенттерін және қорғаныс газ орталарын реттеу (нақты уақыттағы бақылау және автоматтандырылған кері байланыс жүйелерімен бірге) германий/кремний мен жабдық арасындағы өзара әрекеттесуді азайта отырып, процестің тұрақтылығы мен қайталану мүмкіндігін жақсартады.
‌Полисилиций өндірісі‌: балқу деңгейіндегі полисилицийдің жаңа масштабталатын әдістері дәстүрлі процестердегі оттегінің мазмұнын бақылау мәселелерін шешеді, энергияны тұтынуды азайтады және кірісті арттырады‌47.
3. ‌Технологиялық интеграция және пәнаралық қолданбалар‌
‌Балқыма кристалдану гибридизациясы‌: органикалық қосылыстарды бөлу мен тазартуды оңтайландыру, фармацевтикалық аралық өнімдерде және ұсақ химиялық заттарда аймақтарды балқыту қолданбаларын кеңейту үшін төмен энергиялы балқыма кристалдау әдістері біріктірілуде‌6.
Үшінші буын жартылай өткізгіштер: Аймақтық балқыту енді жоғары жиілікті және жоғары температура құрылғыларын қолдайтын кремний карбиді (SiC) және галлий нитриді (GaN) сияқты кең жолақты материалдарға қолданылады. Мысалы, сұйық фазалы монокристалды пеш технологиясы температураны дәл бақылау‌15 арқылы SiC кристалының тұрақты өсуіне мүмкіндік береді.
4. ‌Әртараптандырылған қолдану сценарийлері‌
‌Фотоэлектрик‌: Аймақтық балқу дәрежесі бар полисилиций жоғары тиімді күн батареяларында қолданылады, фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігіне 26%-дан астамға қол жеткізеді және жаңартылатын энергия саласындағы жетістіктерге қол жеткізеді‌4.
‌Инфрақызыл және детектор технологиялары‌: Ультра жоғары таза германий әскери, қауіпсіздік және азаматтық нарықтар үшін миниатюрленген, өнімділігі жоғары инфрақызыл бейнелеу және түнде көру құрылғыларына мүмкіндік береді‌23.
5. ‌Қиындықтар және болашақ бағыттары‌
‌Қоспаны кетіру шектеулері‌: Ағымдағы әдістер жеңіл элементтер қоспаларын (мысалы, бор, фосфор) кетірумен күреседі, бұл жаңа қоспалау процестерін немесе балқу аймағын динамикалық бақылау технологияларын қажет етеді‌25.
‌Жабдықтың беріктігі және энергия тиімділігі‌: Зерттеулер энергияны тұтынуды азайту және жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін жоғары температураға төзімді, коррозияға төзімді тигель материалдарын және радиожиілік жылыту жүйелерін әзірлеуге бағытталған. Вакуумдық доғаны қайта балқыту (VAR) технологиясы металды тазартуға уәде береді‌47.
Аймақтық балқыту технологиясы жартылай өткізгіштерде, жаңартылатын энергияда және оптоэлектроникада ірге тасы ретіндегі рөлін нығайта отырып, жоғары тазалыққа, төмен бағаға және кеңірек қолдану мүмкіндігіне қарай ілгерілеуде.