१. उच्च-शुद्धता असलेल्या साहित्याच्या तयारीतील प्रगती
सिलिकॉन-आधारित साहित्य: फ्लोटिंग झोन (FZ) पद्धतीचा वापर करून सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल्सची शुद्धता १३N (९९.९९९९९९९९९%) पेक्षा जास्त झाली आहे, ज्यामुळे उच्च-शक्तीच्या सेमीकंडक्टर उपकरणांची (उदा., IGBTs) आणि प्रगत चिप्स४५ कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढली आहे. हे तंत्रज्ञान क्रूसिबल-मुक्त प्रक्रियेद्वारे ऑक्सिजन दूषितता कमी करते आणि झोन-मेल्टिंग-ग्रेड पॉलिसिलिकॉन४७ चे कार्यक्षम उत्पादन साध्य करण्यासाठी सिलेन CVD आणि सुधारित सीमेन्स पद्धती एकत्रित करते.
जर्मेनियम मटेरियल्स: ऑप्टिमाइज्ड झोन मेल्टिंग प्युरिफिकेशनमुळे जर्मेनियमची शुद्धता १३N पर्यंत वाढली आहे, सुधारित अशुद्धता वितरण गुणांकांसह, इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स आणि रेडिएशन डिटेक्टरमध्ये अनुप्रयोग सक्षम केले आहेत23. तथापि, उच्च तापमानात वितळलेल्या जर्मेनियम आणि उपकरणांच्या सामग्रीमधील परस्परसंवाद हे एक महत्त्वाचे आव्हान आहे23.
२. प्रक्रिया आणि उपकरणांमधील नवोपक्रम
डायनॅमिक पॅरामीटर कंट्रोल: मेल्ट झोन हालचालीचा वेग, तापमान ग्रेडियंट्स आणि संरक्षणात्मक वायू वातावरणातील समायोजने—रिअल-टाइम मॉनिटरिंग आणि ऑटोमेटेड फीडबॅक सिस्टमसह—जर्मेनियम/सिलिकॉन आणि उपकरणांमधील परस्परसंवाद कमी करताना प्रक्रिया स्थिरता आणि पुनरावृत्तीक्षमता वाढवतात.27.
पॉलिसिलिकॉन उत्पादन: झोन-मेल्टिंग-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनसाठी नवीन स्केलेबल पद्धती पारंपारिक प्रक्रियांमधील ऑक्सिजन सामग्री नियंत्रण आव्हानांना तोंड देतात, ऊर्जा वापर कमी करतात आणि उत्पन्न वाढवतात47.
३. तंत्रज्ञान एकत्रीकरण आणि आंतर-विद्याशाखीय अनुप्रयोग
वितळणारे स्फटिकीकरण संकरीकरण: सेंद्रिय संयुग पृथक्करण आणि शुद्धीकरण अनुकूल करण्यासाठी कमी-ऊर्जेच्या वितळणाऱ्या स्फटिकीकरण तंत्रांचा समावेश केला जात आहे, फार्मास्युटिकल इंटरमीडिएट्स आणि बारीक रसायनांमध्ये झोन मेल्टिंग अनुप्रयोगांचा विस्तार केला जात आहे6.
थर्ड-जनरेशन सेमीकंडक्टर्स: झोन मेल्टिंग आता सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) आणि गॅलियम नायट्राइड (GaN) सारख्या वाइड-बँडगॅप मटेरियलवर लागू केले जाते, जे उच्च-फ्रिक्वेन्सी आणि उच्च-तापमान उपकरणांना समर्थन देते. उदाहरणार्थ, लिक्विड-फेज सिंगल-क्रिस्टल फर्नेस तंत्रज्ञान अचूक तापमान नियंत्रणाद्वारे 15 स्थिर SiC क्रिस्टल वाढ सक्षम करते.
४. वैविध्यपूर्ण अनुप्रयोग परिस्थिती
फोटोव्होल्टिक्स: झोन-मेल्टिंग-ग्रेड पॉलिसिलिकॉनचा वापर उच्च-कार्यक्षमतेच्या सौर पेशींमध्ये केला जातो, ज्यामुळे २६% पेक्षा जास्त फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण कार्यक्षमता प्राप्त होते आणि अक्षय ऊर्जेमध्ये प्रगती होते४.
इन्फ्रारेड आणि डिटेक्टर तंत्रज्ञान: अल्ट्रा-हाय-प्युरिटी जर्मेनियम लष्करी, सुरक्षा आणि नागरी बाजारपेठांसाठी लघु, उच्च-कार्यक्षमता असलेले इन्फ्रारेड इमेजिंग आणि नाईट-व्हिजन डिव्हाइसेस सक्षम करते23.
५. आव्हाने आणि भविष्यातील दिशानिर्देश
अशुद्धता काढून टाकण्याच्या मर्यादा: सध्याच्या पद्धती प्रकाश-घटक अशुद्धता (उदा., बोरॉन, फॉस्फरस) काढून टाकण्यास संघर्ष करतात, ज्यामुळे नवीन डोपिंग प्रक्रिया किंवा गतिमान वितळवण्याच्या क्षेत्र नियंत्रण तंत्रज्ञानाची आवश्यकता असते25.
उपकरणांची टिकाऊपणा आणि ऊर्जा कार्यक्षमता: ऊर्जेचा वापर कमी करण्यासाठी आणि उपकरणांचे आयुष्य वाढवण्यासाठी उच्च-तापमान-प्रतिरोधक, गंज-प्रतिरोधक क्रूसिबल मटेरियल आणि रेडिओफ्रिक्वेन्सी हीटिंग सिस्टम विकसित करण्यावर संशोधन केंद्रित आहे. व्हॅक्यूम आर्क रिमेल्टिंग (VAR) तंत्रज्ञान धातू शुद्धीकरणासाठी आशादायक आहे
झोन मेल्टिंग तंत्रज्ञान उच्च शुद्धता, कमी खर्च आणि व्यापक उपयुक्ततेकडे प्रगती करत आहे, ज्यामुळे सेमीकंडक्टर, अक्षय ऊर्जा आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्समध्ये कोनशिला म्हणून त्याची भूमिका मजबूत होत आहे.
पोस्ट वेळ: मार्च-२६-२०२५