1. Продори у припреми материјала високе чистоће
Материјали на бази силицијума: Чистоћа силицијумских монокристала је премашила 13N (99,9999999999%) коришћењем методе плутајуће зоне (FZ), значајно побољшавајући перформансе полупроводничких уређаја велике снаге (нпр. IGBT) и напредних чипова 45. Ова технологија смањује контаминацију кисеоником кроз процес без лончића и интегрише силански CVD и модификоване Сименсове методе како би се постигла ефикасна производња полисилицијума зонског квалитета топљења 47.
Германијумски материјали: Оптимизовано зонско пречишћавање топљењем повећало је чистоћу германијума на 13N, са побољшаним коефицијентима расподеле нечистоћа, што омогућава примену у инфрацрвеној оптици и детекторима зрачења 23. Међутим, интеракције између растопљеног германијума и материјала опреме на високим температурама остају критични изазов 23.
2. Иновације у процесу и опреми
Динамичка контрола параметара: Подешавања брзине кретања зоне топљења, температурних градијената и заштитног гасног окружења – заједно са праћењем у реалном времену и аутоматизованим системима повратних информација – побољшала су стабилност и поновљивост процеса, уз минимизирање интеракција између германијума/силицијума и опреме27.
Производња полисилицијума: Нове скалабилне методе за полисилицијум зонског квалитета топљења решавају изазове контроле садржаја кисеоника у традиционалним процесима, смањујући потрошњу енергије и повећавајући принос.
3. Интеграција технологије и интердисциплинарне примене
Хибридизација кристализације растопа: Технике кристализације растопа са ниском енергијом се интегришу како би се оптимизовало одвајање и пречишћавање органских једињења, проширујући примену зонског топљења у фармацеутским интермедијерима и финим хемикалијама6.
Полупроводници треће генерације: Зонско топљење се сада примењује на материјале са широким енергетским процепом попут силицијум карбида (SiC) и галијум нитрида (GaN), подржавајући уређаје високих фреквенција и високих температура. На пример, технологија пећи за течнофазне монокристале омогућава стабилан раст SiC кристала путем прецизне контроле температуре15.
4. Разноврсни сценарији примене
Фотонапонска енергија: Полисилицијум зонског топљења користи се у високоефикасним соларним ћелијама, постижући ефикасност фотоелектричне конверзије преко 26% и покрећући напредак у обновљивој енергији.
Инфрацрвене и детекторске технологије: Германијум ултра високе чистоће омогућава минијатуризоване, високо ефикасне инфрацрвене уређаје за снимање и ноћно гледање за војно, безбедносно и цивилно тржиште23.
5. Изазови и будући правци
Ограничења уклањања нечистоћа: Тренутне методе се боре са уклањањем нечистоћа лаких елемената (нпр. бора, фосфора), што захтева нове процесе допирања или технологије динамичке контроле зоне топљења25.
Трајност опреме и енергетска ефикасност: Истраживање се фокусира на развој материјала за лончиће отпорних на високе температуре и корозију и система за радиофреквентно грејање како би се смањила потрошња енергије и продужио век трајања опреме. Технологија вакуумског лучног претапања (VAR) показује потенцијал за рафинирање метала47.
Технологија зонског топљења напредује ка „већој чистоћи“, нижим трошковима и широј примени, учвршћујући своју улогу камена темељаца у полупроводницима, обновљивој енергији и оптоелектроници.
Време објаве: 26. март 2025.