1. Gjennombrudd i høyrent materialforberedelse
Silisiumbaserte materialer: Renheten til silisiumenkelkrystaller har overgått 13N (99,9999999999%) ved bruk av flytende sone (FZ)-metoden, noe som har forbedret ytelsen til høyeffekts halvlederenheter (f.eks. 5 IGBT-er) betydelig. Denne teknologien reduserer oksygenforurensning gjennom en smeltedigelfri prosess og integrerer silan CVD og modifiserte Siemens-metoder for å oppnå effektiv produksjon av sonesmeltende polysilisium47.
Germaniummaterialer: Optimalisert sonesmelterensing har hevet germaniumrenheten til 13N, med forbedrede urenhetsfordelingskoeffisienter, som muliggjør bruk i infrarød optikk og strålingsdetektorer23. Interaksjoner mellom smeltet germanium og utstyrsmaterialer ved høye temperaturer er imidlertid fortsatt en kritisk utfordring23.
2. Innovasjoner i prosess og utstyr
Dynamisk parameterkontroll: Justeringer av bevegelseshastighet for smeltesone, temperaturgradienter og beskyttende gassmiljøer – kombinert med sanntidsovervåking og automatiserte tilbakemeldingssystemer – har forbedret prosessstabilitet og repeterbarhet samtidig som interaksjoner mellom germanium/silisium og utstyr minimeres.
Polysisilisiumproduksjon: Nye skalerbare metoder for polysilisium av sonesmeltekvalitet adresserer oksygeninnholdskontrollutfordringer i tradisjonelle prosesser, reduserer energiforbruket og øker utbyttet47.
3. Teknologiintegrasjon og tverrdisiplinære applikasjoner
Smeltekrystalliseringshybridisering: Smeltekrystalliseringsteknikker med lav energi blir integrert for å optimalisere separasjon og rensing av organiske forbindelser, utvide sonesmelteapplikasjoner i farmasøytiske mellomprodukter og finkjemikalier6.
Tredjegenerasjons halvledere: Sonesmelting brukes nå på materialer med brede båndgap som silisiumkarbid (SiC) og galliumnitrid (GaN), som støtter høyfrekvente og høytemperaturenheter. For eksempel muliggjør væskefase enkrystallovnsteknologi stabil SiC-krystallvekst via presis temperaturkontroll15.
4. Diversifiserte applikasjonsscenarier
Fotovoltaikk: Polysilisium av sonesmeltende kvalitet brukes i høyeffektive solceller, og oppnår fotoelektrisk konverteringseffektivitet over 26 % og driver fremskritt innen fornybar energi4.
Infrarød- og detektorteknologier: Germanium med ultrahøy renhet muliggjør miniatyrisert, høyytelses infrarød bildebehandling og nattsynsenheter for militære, sikkerhets- og sivile markeder23.
5. Utfordringer og fremtidige retninger
Grenser for fjerning av urenheter: Nåværende metoder sliter med å fjerne urenheter fra lette elementer (f.eks. bor, fosfor), noe som krever nye dopingprosesser eller dynamiske smeltesonekontrollteknologier25.
Utstyrs holdbarhet og energieffektivitet: Forskning fokuserer på å utvikle høytemperaturbestandige, korrosjonsbestandige digelmaterialer og radiofrekvente varmesystemer for å redusere energiforbruket og forlenge utstyrets levetid. Vacuum arc remelting (VAR)-teknologi viser løfte for metallforfining47.
Sonesmelteteknologi går mot høyere renhet, lavere kostnader og bredere anvendelighet, og styrker sin rolle som en hjørnestein i halvledere, fornybar energi og optoelektronikk
Innleggstid: 26. mars 2025