1. Những đột phá trong việc chuẩn bị vật liệu có độ tinh khiết cao
Vật liệu gốc silicon: Độ tinh khiết của tinh thể đơn silicon đã vượt qua 13N (99,9999999999%) khi sử dụng phương pháp vùng nổi (FZ), giúp tăng cường đáng kể hiệu suất của các thiết bị bán dẫn công suất cao (ví dụ: IGBT) và chip tiên tiến45. Công nghệ này giúp giảm ô nhiễm oxy thông qua quy trình không cần nồi nấu và tích hợp phương pháp CVD silane và phương pháp Siemens đã sửa đổi để đạt được hiệu quả sản xuất polysilicon cấp vùng nóng chảy47.
Vật liệu Germanium: Quá trình tinh chế nóng chảy vùng tối ưu đã nâng cao độ tinh khiết của germanium lên 13N, với hệ số phân bố tạp chất được cải thiện, cho phép ứng dụng trong quang học hồng ngoại và máy dò bức xạ23. Tuy nhiên, tương tác giữa germanium nóng chảy và vật liệu thiết bị ở nhiệt độ cao vẫn là một thách thức quan trọng23.
2. Những đổi mới trong quy trình và thiết bị
Kiểm soát thông số động: Việc điều chỉnh tốc độ di chuyển của vùng nóng chảy, độ dốc nhiệt độ và môi trường khí bảo vệ—kết hợp với hệ thống giám sát thời gian thực và phản hồi tự động—đã nâng cao tính ổn định và khả năng lặp lại của quy trình đồng thời giảm thiểu tương tác giữa germani/silicon và thiết bị27.
Sản xuất polysilicon: Các phương pháp mở rộng quy mô mới cho polysilicon cấp độ nóng chảy vùng giải quyết các thách thức về kiểm soát hàm lượng oxy trong các quy trình truyền thống, giảm mức tiêu thụ năng lượng và tăng năng suất47.
3. Tích hợp công nghệ và ứng dụng liên ngành
Lai kết tinh nóng chảy: Các kỹ thuật kết tinh nóng chảy năng lượng thấp đang được tích hợp để tối ưu hóa quá trình tách và tinh chế hợp chất hữu cơ, mở rộng ứng dụng vùng nóng chảy trong các sản phẩm trung gian dược phẩm và hóa chất tinh chế6.
Chất bán dẫn thế hệ thứ ba: Hiện nay, phương pháp nung chảy vùng được áp dụng cho các vật liệu có khoảng cách băng thông rộng như silicon carbide (SiC) và gallium nitride (GaN), hỗ trợ các thiết bị có tần số cao và nhiệt độ cao. Ví dụ, công nghệ lò đơn tinh thể pha lỏng cho phép tinh thể SiC phát triển ổn định thông qua khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác15.
4. Các kịch bản ứng dụng đa dạng
Pin quang điện: Polysilicon cấp độ nóng chảy theo vùng được sử dụng trong các tế bào quang điện hiệu suất cao, đạt hiệu suất chuyển đổi quang điện trên 26% và thúc đẩy những tiến bộ trong năng lượng tái tạo4.
Công nghệ hồng ngoại và máy dò: Germanium có độ tinh khiết cực cao cho phép tạo ra các thiết bị nhìn ban đêm và hình ảnh hồng ngoại thu nhỏ, hiệu suất cao dành cho thị trường quân sự, an ninh và dân sự23.
5. Thách thức và hướng đi trong tương lai
Giới hạn loại bỏ tạp chất: Các phương pháp hiện tại gặp khó khăn trong việc loại bỏ tạp chất nhẹ (ví dụ, bo, phốt pho), đòi hỏi phải có quy trình pha tạp mới hoặc công nghệ kiểm soát vùng nóng chảy động25.
Độ bền thiết bị và hiệu quả năng lượng: Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển vật liệu nồi nấu chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn và hệ thống gia nhiệt tần số vô tuyến để giảm mức tiêu thụ năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Công nghệ nấu chảy lại bằng hồ quang chân không (VAR) cho thấy triển vọng trong tinh chế kim loại47.
Công nghệ nấu chảy vùng đang tiến tới độ tinh khiết cao hơn, chi phí thấp hơn và khả năng ứng dụng rộng rãi hơn, củng cố vai trò của nó như một nền tảng trong chất bán dẫn, năng lượng tái tạo và quang điện tử
Thời gian đăng: 26-03-2025