1. Genombrott i högrent materialberedning
Kiselbaserade material: Renheten hos enkristaller av kisel har överträffat 13N (99,9999999999%) med den flytande zonen (FZ)-metoden, vilket avsevärt förbättrar prestandan hos högeffektshalvledarenheter (t.ex. 5 avancerade IGBT-chips). Denna teknik minskar syreförorening genom en degelfri process och integrerar silan CVD och modifierade Siemens-metoder för att uppnå effektiv produktion av polykisel av zonsmältningskvalitet47.
Germaniummaterial: Optimerad zonsmältningsrening har höjt germaniumrenheten till 13N, med förbättrade föroreningsfördelningskoefficienter, vilket möjliggör tillämpningar i infraröd optik och strålningsdetektorer23. Interaktioner mellan smält germanium och utrustningsmaterial vid höga temperaturer är dock fortfarande en kritisk utmaning23.
2. Innovationer i process och utrustning
Dynamisk parameterkontroll: Justeringar av smältzonens rörelsehastighet, temperaturgradienter och skyddande gasmiljöer – i kombination med realtidsövervakning och automatiserade återkopplingssystem – har förbättrad processstabilitet och repeterbarhet samtidigt som interaktioner mellan germanium/kisel och utrustning minimeras27.
Polysilikonproduktion: Nya skalbara metoder för polykisel av zonsmältningsgrad löser utmaningar för kontroll av syrehalt i traditionella processer, minskar energiförbrukningen och ökar utbytet47.
3. Teknikintegration och tvärvetenskapliga tillämpningar
Smältkristallisationshybridisering: Smältkristallisationstekniker med låg energi integreras för att optimera separation och rening av organisk förening, vilket utökar tillämpningar för zonsmältning i farmaceutiska intermediärer och finkemikalier6.
Tredje generationens halvledare: Zonsmältning tillämpas nu på material med breda bandgap som kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN) som stödjer högfrekventa och högtemperaturenheter. Till exempel möjliggör vätskefas enkristallugnsteknologi stabil SiC-kristalltillväxt via exakt temperaturkontroll15.
4. Diversifierade applikationsscenarier
Fotovoltaik: Polykisel av zonsmältande kvalitet används i högeffektiva solceller, vilket uppnår fotoelektrisk omvandlingseffektivitet över 26 % och driver framsteg inom förnybar energi4.
Infraröd- och detektorteknologier: Germanium med ultrahög renhet möjliggör miniatyriserade, högpresterande infraröda bilder och mörkerseende enheter för militära, säkerhets- och civila marknader23.
5. Utmaningar och framtida riktningar
Gränser för borttagning av föroreningar: Nuvarande metoder kämpar med att ta bort föroreningar från lätta element (t.ex. bor, fosfor), vilket kräver nya dopningsprocesser eller dynamiska smältzonskontrolltekniker25.
Utrustningens hållbarhet och energieffektivitet: Forskningen fokuserar på att utveckla högtemperaturbeständiga, korrosionsbeständiga degelmaterial och radiofrekventa värmesystem för att minska energiförbrukningen och förlänga utrustningens livslängd. Vakuumbågomsmältningsteknik (VAR) visar lovande för metallförfining47.
Zonsmältningsteknologi går framåt mot högre renhet, lägre kostnad och bredare tillämpbarhet, vilket befäster dess roll som en hörnsten inom halvledare, förnybar energi och optoelektronik
Posttid: 2025-mars