1. Revoluții în pregătirea materialelor de înaltă puritate
Materiale pe bază de siliciu: Puritatea monocristalelor de siliciu a depășit 13N (99,9999999999%) utilizând metoda zonei plutitoare (FZ), îmbunătățind semnificativ performanța dispozitivelor semiconductoare de mare putere (de exemplu, IGBT) și a cipurilor avansate. Această tehnologie reduce contaminarea cu oxigen printr-un proces fără creuzet și integrează CVD cu silan și metode Siemens modificate pentru a obține o producție eficientă de polisiliciu cu grad de topire în zone47.
Materiale cu germaniu: Purificarea optimizată prin topire a zonei a crescut puritatea germaniului la 13N, cu coeficienți îmbunătățiți de distribuție a impurităților, permițând aplicații în optica infraroșu și detectoare de radiații23. Cu toate acestea, interacțiunile dintre germaniul topit și materialele echipamentelor la temperaturi ridicate rămân o provocare critică23.
2. Inovații în procese și echipamente
Control dinamic al parametrilor: ajustările la viteza de mișcare a zonei de topire, gradienții de temperatură și mediile de gaz de protecție — cuplate cu monitorizarea în timp real și sistemele automate de feedback — au îmbunătățit stabilitatea procesului și repetabilitatea, reducând în același timp interacțiunile dintre germaniu/siliciu și echipament27.
Producție de polisiliciu: metode noi scalabile pentru polisiliciul cu grad de topire în zone abordează provocările de control al conținutului de oxigen în procesele tradiționale, reducând consumul de energie și sporind randamentul47.
3. Integrarea tehnologiei și aplicații interdisciplinare
Hibridarea prin cristalizare a topiturii: Tehnicile de cristalizare a topiturii cu energie scăzută sunt integrate pentru a optimiza separarea și purificarea compușilor organici, extinzând aplicațiile de topire a zonei în intermediarii farmaceutici și substanțele chimice fine6.
Semiconductori de a treia generație: topirea zonei este acum aplicată materialelor cu bandă interzisă, cum ar fi carbura de siliciu (SiC) și nitrură de galiu (GaN), care acceptă dispozitive de înaltă frecvență și temperatură înaltă. De exemplu, tehnologia cuptorului cu un singur cristal în fază lichidă permite creșterea stabilă a cristalelor de SiC prin controlul precis al temperaturii15.
4. Scenarii de aplicații diversificate
Fotovoltaică: polisiliciul cu grad de topire a zonei este utilizat în celulele solare de înaltă eficiență, obținând eficiențe de conversie fotoelectrică de peste 26% și conducând progrese în domeniul energiei regenerabile4.
Tehnologii în infraroșu și detectoare: germaniul de puritate ultra-înaltă permite dispozitive miniaturizate, de înaltă performanță de imagistică în infraroșu și de vedere pe timp de noapte pentru piețele militare, de securitate și civile23.
5. Provocări și direcții viitoare
Limite de eliminare a impurităților: Metodele actuale se luptă cu îndepărtarea impurităților elementare ușoare (de exemplu, bor, fosfor), necesitând noi procese de dopaj sau tehnologii de control dinamic al zonei de topire25.
Durabilitatea echipamentelor și eficiența energetică: Cercetările se concentrează pe dezvoltarea de materiale de creuzet rezistente la temperaturi ridicate, rezistente la coroziune și sisteme de încălzire prin radiofrecvență pentru a reduce consumul de energie și a prelungi durata de viață a echipamentului. Tehnologia de retopire cu arc în vid (VAR) arată promițătoare pentru rafinarea metalelor47.
Tehnologia de topire a zonei avansează către puritate mai mare, costuri mai mici și aplicabilitate mai largă, consolidându-și rolul de piatră de temelie în semiconductori, energie regenerabilă și optoelectronică
Ora postării: 26-mar-2025