1. Прорывы в получении высокочистых материалов
Материалы на основе кремния: чистота монокристаллов кремния превзошла 13N (99,9999999999%) при использовании метода плавающей зоны (FZ), что значительно повышает производительность мощных полупроводниковых приборов (например, IGBT) и современных чипов45. Эта технология снижает загрязнение кислородом за счет процесса без тигля и объединяет силановое химическое осаждение из газовой фазы и модифицированные методы Siemens для достижения эффективного производства поликремния зонной плавки47.
Германиевые материалы: Оптимизированная очистка зонной плавкой повысила чистоту германия до 13N с улучшенными коэффициентами распределения примесей, что позволяет применять его в инфракрасной оптике и детекторах излучения23. Однако взаимодействие между расплавленным германием и материалами оборудования при высоких температурах остается критической проблемой23.
2. Инновации в процессах и оборудовании
Динамический контроль параметров: Регулировка скорости движения зоны плавления, температурных градиентов и защитной газовой среды в сочетании с мониторингом в реальном времени и автоматизированными системами обратной связи повысила стабильность и повторяемость процесса, одновременно минимизируя взаимодействие между германием/кремнием и оборудованием27.
Производство поликремния: новые масштабируемые методы получения поликремния зонной плавки решают проблемы контроля содержания кислорода в традиционных процессах, снижая потребление энергии и увеличивая выход47.
3. Интеграция технологий и междисциплинарные приложения
Гибридизация с кристаллизацией расплава: Методы низкоэнергетической кристаллизации расплава внедряются для оптимизации разделения и очистки органических соединений, расширяя применение зонной плавки в фармацевтических промежуточных продуктах и тонких химикатах6.
Полупроводники третьего поколения: Зонная плавка теперь применяется к широкозонным материалам, таким как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), поддерживая высокочастотные и высокотемпературные устройства. Например, технология жидкофазной монокристаллической печи обеспечивает стабильный рост кристаллов SiC с помощью точного контроля температуры15.
4. Различные сценарии применения
Фотоэлектричество: поликремний зонной плавки используется в высокоэффективных солнечных элементах, обеспечивая эффективность фотоэлектрического преобразования более 26% и способствуя прогрессу в области возобновляемых источников энергии4.
Инфракрасные и детекторные технологии: сверхчистый германий позволяет создавать миниатюрные, высокопроизводительные устройства инфракрасной визуализации и ночного видения для военного, охранного и гражданского рынков23.
5. Проблемы и будущие направления
Ограничения по удалению примесей: Современные методы не позволяют удалять примеси легких элементов (например, бора, фосфора), что требует новых процессов легирования или технологий динамического управления зоной плавления25.
Долговечность оборудования и энергоэффективность: Исследования сосредоточены на разработке высокотемпературных, коррозионно-стойких тигельных материалов и систем радиочастотного нагрева для снижения потребления энергии и продления срока службы оборудования. Технология вакуумно-дугового переплава (VAR) обещает рафинирование металлов47.
Технология зонной плавки развивается в направлении более высокой чистоты, более низкой стоимости и более широкой применимости, укрепляя свою роль краеугольного камня в полупроводниках, возобновляемой энергетике и оптоэлектронике
Время публикации: 26-03-2025