జోన్ మెల్టింగ్ టెక్నాలజీలో కొత్త పరిణామాలు

1. అధిక స్వచ్ఛత కలిగిన పదార్థ తయారీలో పురోగతులు
సిలికాన్-ఆధారిత పదార్థాలు: ఫ్లోటింగ్ జోన్ (FZ) పద్ధతిని ఉపయోగించి సిలికాన్ సింగిల్ క్రిస్టల్‌ల స్వచ్ఛత 13N (99.99999999999%)ని అధిగమించింది, ఇది అధిక-శక్తి సెమీకండక్టర్ పరికరాలు (ఉదా., IGBTలు) మరియు అధునాతన చిప్‌లలో పనితీరును గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది. ఈ సాంకేతికత క్రూసిబుల్-రహిత ప్రక్రియ ద్వారా ఆక్సిజన్ కాలుష్యాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు జోన్-మెల్టింగ్-గ్రేడ్ పాలీసిలికాన్‌47 యొక్క సమర్థవంతమైన ఉత్పత్తిని సాధించడానికి సిలేన్ CVD మరియు సవరించిన సిమెన్స్ పద్ధతులను అనుసంధానిస్తుంది.
‌జెర్మేనియం మెటీరియల్స్: ఆప్టిమైజ్డ్ జోన్ మెల్టింగ్ ప్యూరిఫికేషన్ జెర్మేనియం స్వచ్ఛతను ‌13Nకి పెంచింది, మెరుగైన అశుద్ధ పంపిణీ గుణకాలతో, ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఆప్టిక్స్ మరియు రేడియేషన్ డిటెక్టర్‌లలో అప్లికేషన్‌లను అనుమతిస్తుంది23. అయితే, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కరిగిన జెర్మేనియం మరియు పరికరాల పదార్థాల మధ్య పరస్పర చర్యలు క్లిష్టమైన సవాలుగా మిగిలిపోయాయి23.
2. ప్రక్రియ మరియు పరికరాలలో ఆవిష్కరణలు
‌డైనమిక్ పారామీటర్ కంట్రోల్‌: కరిగే జోన్ కదలిక వేగం, ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతలు మరియు రక్షిత వాయువు వాతావరణాలకు సర్దుబాట్లు - రియల్-టైమ్ మానిటరింగ్ మరియు ఆటోమేటెడ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్‌లతో కలిపి - జెర్మేనియం/సిలికాన్ మరియు పరికరాల మధ్య పరస్పర చర్యలను తగ్గించేటప్పుడు ప్రక్రియ స్థిరత్వం మరియు పునరావృతతను మెరుగుపరిచాయి.27
‌పాలిసిలికాన్ ఉత్పత్తి‌: జోన్-మెల్టింగ్-గ్రేడ్ పాలీసిలికాన్ కోసం నవల స్కేలబుల్ పద్ధతులు సాంప్రదాయ ప్రక్రియలలో ఆక్సిజన్ కంటెంట్ నియంత్రణ సవాళ్లను పరిష్కరిస్తాయి, శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గిస్తాయి మరియు దిగుబడిని పెంచుతాయి47.
3. ‌టెక్నాలజీ ఇంటిగ్రేషన్ మరియు క్రాస్-డిసిప్లినరీ అప్లికేషన్స్
‘మెల్ట్ స్ఫటికీకరణ హైబ్రిడైజేషన్‌: సేంద్రీయ సమ్మేళనం విభజన మరియు శుద్దీకరణను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి, ఫార్మాస్యూటికల్ ఇంటర్మీడియట్‌లు మరియు ఫైన్ కెమికల్స్‌లో జోన్ మెల్టింగ్ అప్లికేషన్‌లను విస్తరించడానికి తక్కువ-శక్తి మెల్ట్ స్ఫటికీకరణ పద్ధతులను ఏకీకృతం చేస్తున్నారు6.
3వ తరం సెమీకండక్టర్లు: జోన్ మెల్టింగ్ ఇప్పుడు సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) మరియు గాలియం నైట్రైడ్ (GaN) వంటి వైడ్-బ్యాండ్‌గ్యాప్ పదార్థాలకు వర్తించబడుతుంది, ఇది అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత పరికరాలకు మద్దతు ఇస్తుంది. ఉదాహరణకు, లిక్విడ్-ఫేజ్ సింగిల్-క్రిస్టల్ ఫర్నేస్ టెక్నాలజీ ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ ద్వారా స్థిరమైన SiC క్రిస్టల్ పెరుగుదలను అనుమతిస్తుంది15.
4. ‌వైవిధ్యభరితమైన అప్లికేషన్ దృశ్యాలు‌
‌ఫోటోవోల్టాయిక్స్‌: జోన్-మెల్టింగ్-గ్రేడ్ పాలీసిలికాన్‌ను అధిక-సామర్థ్య సౌర ఘటాలలో ఉపయోగిస్తారు, 26% కంటే ఎక్కువ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి సామర్థ్యాలను సాధిస్తారు మరియు పునరుత్పాదక శక్తిలో పురోగతిని నడిపిస్తారు4.
‌ఇన్‌ఫ్రారెడ్ మరియు డిటెక్టర్ టెక్నాలజీస్: అల్ట్రా-హై-ప్యూరిటీ జెర్మేనియం సైనిక, భద్రత మరియు పౌర మార్కెట్ల కోసం సూక్ష్మీకరించబడిన, అధిక-పనితీరు గల ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఇమేజింగ్ మరియు నైట్-విజన్ పరికరాలను అనుమతిస్తుంది23.
5. ‌సవాళ్లు మరియు భవిష్యత్తు దిశలు‌
‌‘అశుద్ధత తొలగింపు పరిమితులు’: ప్రస్తుత పద్ధతులు కాంతి-మూలక మలినాలను (ఉదా., బోరాన్, భాస్వరం) తొలగించడంలో ఇబ్బంది పడుతున్నాయి, కొత్త డోపింగ్ ప్రక్రియలు లేదా డైనమిక్ మెల్ట్ జోన్ నియంత్రణ సాంకేతికతలు అవసరం 25.
పరికరాల మన్నిక మరియు శక్తి సామర్థ్యం: శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి మరియు పరికరాల జీవితకాలాన్ని పొడిగించడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత-నిరోధక, తుప్పు-నిరోధక క్రూసిబుల్ పదార్థాలు మరియు రేడియోఫ్రీక్వెన్సీ తాపన వ్యవస్థలను అభివృద్ధి చేయడంపై పరిశోధన దృష్టి పెడుతుంది. వాక్యూమ్ ఆర్క్ రీమెల్టింగ్ (VAR) సాంకేతికత లోహ శుద్ధికి ఆశాజనకంగా ఉంది47.
జోన్ మెల్టింగ్ టెక్నాలజీ ‘అధిక స్వచ్ఛత, తక్కువ ఖర్చు మరియు విస్తృత అనువర్తన’ వైపు ముందుకు సాగుతోంది, సెమీకండక్టర్లు, పునరుత్పాదక శక్తి మరియు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్‌లో మూలస్తంభంగా దాని పాత్రను పటిష్టం చేస్తుంది.