1. Läbimurded kõrge puhtusastmega materjalide valmistamisel
Ränipõhised materjalid: Räni monokristallide puhtus on ujuvatsooni (FZ) meetodi abil ületanud 13N (99,9999999999%), parandades oluliselt suure võimsusega pooljuhtseadmete (nt IGBT-de) ja täiustatud kiipide45 jõudlust. See tehnoloogia vähendab hapniku saastumist tiiglivaba protsessi abil ning integreerib silaan-CVD ja modifitseeritud Siemensi meetodid, et saavutada tsoonsulamiskvaliteediga polükristallilise räni47 tõhus tootmine.
Germaaniumi materjalid: Optimeeritud tsoonsulatusega puhastamine on tõstnud germaaniumi puhtuse 13N-ni, parandades lisandite jaotuskoefitsiente, mis võimaldab rakendusi infrapunaoptikas ja kiirgusdetektorites.23 Sula germaaniumi ja seadmete materjalide vastastikmõju kõrgetel temperatuuridel on aga endiselt kriitiliseks väljakutseks.
2. Protsesside ja seadmete uuendused
Dünaamiline parameetrite kontroll: Sulamistsooni liikumiskiiruse, temperatuurigradientide ja kaitsva gaasikeskkonna kohandamine – koos reaalajas jälgimise ja automatiseeritud tagasisidesüsteemidega – on parandanud protsessi stabiilsust ja korduvust, minimeerides samal ajal germaaniumi/räni ja seadmete vahelist interaktsiooni.
Polüsilikooni tootmine: uudsed skaleeritavad meetodid tsoonsulamiskvaliteediga polüsilikooni jaoks lahendavad hapnikusisalduse kontrollimise väljakutsed traditsioonilistes protsessides, vähendades energiatarbimist ja suurendades saagikust47.
3. Tehnoloogia integreerimine ja valdkondadevahelised rakendused
Sulakristallisatsiooni hübridisatsioon: Madala energiatarbega sulakristallisatsiooni tehnikaid integreeritakse orgaaniliste ühendite eraldamise ja puhastamise optimeerimiseks, laiendades tsoonsulamise rakendusi farmaatsiavaheühendites ja peenkemikaalides.6
Kolmanda põlvkonna pooljuhid: Tsoonsulamist rakendatakse nüüd laia keelutsooniga materjalide, näiteks ränikarbiidi (SiC) ja galliumnitriidi (GaN) puhul, toetades kõrgsageduslikke ja kõrge temperatuuriga seadmeid. Näiteks võimaldab vedelfaasiline monokristalliahju tehnoloogia stabiilset SiC kristallide kasvu täpse temperatuuri reguleerimise abil15.
4. Mitmekesised rakendusstsenaariumid
Fotogalvaanika: Tsoonsulamiskvaliteediga polükristallräni kasutatakse suure tõhususega päikesepatareides, saavutades fotoelektrilise muundamise efektiivsuse üle 26% ja soodustades taastuvenergia arengut4.
Infrapuna- ja detektoritehnoloogiad: ülikõrge puhtusastmega germaanium võimaldab miniatuurseid ja suure jõudlusega infrapunakuvamis- ja öönägemisseadmeid sõjaväe-, julgeoleku- ja tsiviilturgudele.
5. Väljakutsed ja tulevikusuunad
Lisandite eemaldamise piirid: Praegused meetodid on kergete elementide lisandite (nt boor, fosfor) eemaldamisega raskustes, mistõttu on vaja uusi legeerimisprotsesse või dünaamilisi sulamistsooni juhtimise tehnoloogiaid.
Seadmete vastupidavus ja energiatõhusus: Uuringud keskenduvad kõrge temperatuuri- ja korrosioonikindlate tiiglimaterjalide ning raadiosageduslike kuumutussüsteemide väljatöötamisele, et vähendada energiatarbimist ja pikendada seadmete eluiga. Vaakumkaare ümbersulatustehnoloogia (VAR) näitab paljulubavaid tulemusi metalli rafineerimisel47.
Tsoonsulatustehnoloogia areneb suurema puhtuse, madalama hinna ja laiema rakendatavuse suunas, kindlustades oma rolli pooljuhtide, taastuvenergia ja optoelektroonika nurgakivina.
Postituse aeg: 26. märts 2025