Jauni sasniegumi zonu kausēšanas tehnoloģijā

1. ‌Izrāvieni augstas tīrības pakāpes materiālu sagatavošanā‌
‌Silīcija bāzes materiāli‌: silīcija monokristālu tīrība ir pārsniegusi ‌13N (99,9999999999%)‌, izmantojot peldošās zonas (FZ) metodi, ievērojami uzlabojot lieljaudas pusvadītāju ierīču (piemēram, IGBT) un uzlaboto 4 mikroshēmu veiktspēju. Šī tehnoloģija samazina skābekļa piesārņojumu, izmantojot procesu bez tīģeļa, un integrē silāna CVD un modificētās Siemens metodes, lai panāktu efektīvu zonas kušanas kvalitātes polisilīcija‌47 ražošanu.
‌Germānijas materiāli‌: optimizētā zonas kausēšanas attīrīšana ir paaugstinājusi germānija tīrību līdz ‌13 N‌, ar uzlabotu piemaisījumu sadalījuma koeficientu, kas ļauj izmantot infrasarkano staru optikā un starojuma detektoros‌23. Tomēr izkausēta germānija un aprīkojuma materiālu mijiedarbība augstā temperatūrā joprojām ir kritisks izaicinājums‌23.
2. ‌Inovācijas procesos un iekārtās‌
‌Dinamisko parametru kontrole‌: pielāgojumi kušanas zonas kustības ātrumam, temperatūras gradientiem un aizsarggāzu videi kopā ar reāllaika uzraudzību un automatizētām atgriezeniskās saites sistēmām ir uzlabojuši procesa stabilitāti un atkārtojamību, vienlaikus samazinot mijiedarbību starp germāniju/silīciju un aprīkojumu‌27.
‌Polisilīcija ražošana‌: jaunas mērogojamas metodes zonas kušanas pakāpes polisilīcijam risina skābekļa satura kontroles problēmas tradicionālajos procesos, samazinot enerģijas patēriņu un palielinot ražu‌47.
3. ‌Tehnoloģiju integrācija un starpdisciplināras lietojumprogrammas‌
‌Kausējuma kristalizācijas hibridizācija‌: tiek integrētas zemas enerģijas kausējuma kristalizācijas metodes, lai optimizētu organisko savienojumu atdalīšanu un attīrīšanu, paplašinot zonu kausēšanas pielietojumus farmaceitiskajos starpproduktos un smalkās ķīmiskās vielās‌6.
Trešās paaudzes pusvadītāji: zonu kausēšana tagad tiek piemērota platjoslas materiāliem, piemēram, silīcija karbīdam (SiC) un gallija nitrīdam (GaN), atbalsta augstfrekvences un augstas temperatūras ierīces. Piemēram, šķidrās fāzes vienkristāla krāsns tehnoloģija nodrošina stabilu SiC kristālu augšanu, izmantojot precīzu temperatūras kontroli‌15.
4. ‌Daudzveidīgi pielietojuma scenāriji‌
‌Fotoelektrostatika‌: zonas kušanas pakāpes polisilīciju izmanto augstas efektivitātes saules baterijās, panākot fotoelektriskās konversijas efektivitāti ‌vairāk nekā 26 %‌ un veicinot progresu atjaunojamās enerģijas jomā‌4.
‌Infrasarkanās un detektoru tehnoloģijas‌: īpaši augstas tīrības pakāpes germānija nodrošina miniaturizētas, augstas veiktspējas infrasarkanās attēlveidošanas un nakts redzamības ierīces militāriem, drošības un civilajiem tirgiem‌23.
5. ‌Izaicinājumi un nākotnes virzieni‌
‌Piemaisījumu noņemšanas ierobežojumi‌: pašreizējās metodes cīnās ar vieglo elementu piemaisījumu (piemēram, bora, fosfora) noņemšanu, tādēļ ir nepieciešami jauni dopinga procesi vai dinamiskas kušanas zonas kontroles tehnoloģijas‌25.
Iekārtas izturība un energoefektivitāte: pētījumi ir vērsti uz augstas temperatūras izturīgu, pret koroziju izturīgu tīģeļu materiālu un radiofrekvences sildīšanas sistēmu izstrādi, lai samazinātu enerģijas patēriņu un pagarinātu aprīkojuma kalpošanas laiku. Vakuuma loka pārkausēšanas (VAR) tehnoloģija ir daudzsološa metāla attīrīšanai‌47.
Zonu kausēšanas tehnoloģija virzās uz augstāku tīrību, zemākām izmaksām un plašāku pielietojamību, nostiprinot savu lomu kā pusvadītāju, atjaunojamās enerģijas un optoelektronikas stūrakmens.