1. Aukšto grynumo medžiagų paruošimo proveržiai
Silicio pagrindu pagamintos medžiagos: naudojant slankiojančios zonos (FZ) metodą, silicio monokristalų grynumas viršijo 13N (99,999999999 %), o tai žymiai pagerina didelės galios puslaidininkinių įtaisų (pvz., IGBT) ir pažangių lustų našumą45. Ši technologija sumažina deguonies užterštumą taikant procesą be tiglio ir integruoja silano CVD bei modifikuotus „Siemens“ metodus, kad būtų pasiekta efektyvi zoninio lydymosi kokybės polikristalinio silicio47 gamyba.
Germanio medžiagos: optimizuotas zoninio lydymosi valymas padidino germanio grynumą iki 13N, pagerino priemaišų pasiskirstymo koeficientus, todėl jį galima taikyti infraraudonųjų spindulių optikoje ir spinduliuotės detektoriuose23. Tačiau išlydyto germanio ir įrangos medžiagų sąveika aukštoje temperatūroje išlieka svarbiu iššūkiu23.
2. Procesų ir įrangos inovacijos
Dinaminis parametrų valdymas: Lydymosi zonos judėjimo greičio, temperatūros gradientų ir apsauginių dujų aplinkos reguliavimas kartu su realaus laiko stebėjimu ir automatizuotomis grįžtamojo ryšio sistemomis pagerina proceso stabilumą ir pakartojamumą, tuo pačiu sumažinant germanio/silicio ir įrangos sąveiką.
Polikristalinio silicio gamyba: nauji keičiamo mastelio metodai zoninio lydymo kokybės polikristalinio silicio gamybai sprendžia deguonies kiekio kontrolės iššūkius tradiciniuose procesuose, mažindami energijos suvartojimą ir didindami našumą47.
3. Technologijų integravimas ir tarpdisciplininis taikymas
Lydalo kristalizacijos hibridizacija: Siekiant optimizuoti organinių junginių atskyrimą ir gryninimą, integruojami mažai energijos naudojantys lydalo kristalizacijos metodai, plečiant zoninio lydymo taikymą farmacijos tarpiniuose produktuose ir smulkiosiose cheminėse medžiagose.6.
Trečiosios kartos puslaidininkiai: zoninis lydymas dabar taikomas plačiajuostėms medžiagoms, tokioms kaip silicio karbidas (SiC) ir galio nitridas (GaN), palaikant aukšto dažnio ir aukštos temperatūros įrenginius. Pavyzdžiui, skystosios fazės monokristalų krosnies technologija leidžia stabiliai auginti SiC kristalus tiksliai kontroliuojant temperatūrą15.
4. Įvairūs taikymo scenarijai
Fotovoltinė energija: Zoninio lydymosi klasės polikristalinis silicis naudojamas didelio efektyvumo saulės elementuose, siekiant daugiau nei 26 % fotoelektrinės konversijos efektyvumo ir skatinant atsinaujinančios energijos pažangą4.
Infraraudonųjų spindulių ir detektorių technologijos: itin grynas germanis leidžia naudoti miniatiūrinius, didelio našumo infraraudonųjų spindulių vaizdavimo ir naktinio matymo įrenginius karinėms, saugumo ir civilinėms rinkoms.
5. Iššūkiai ir ateities kryptys
Priemaišų šalinimo ribos: Dabartiniai metodai sunkiai pašalina lengvųjų elementų priemaišas (pvz., borą, fosforą), todėl reikalingi nauji legiravimo procesai arba dinaminės lydymosi zonos valdymo technologijos.
Įrangos patvarumas ir energijos vartojimo efektyvumas: tyrimai daugiausia skirti aukštos temperatūros ir korozijai atsparių tiglių medžiagų bei radijo dažnio šildymo sistemų kūrimui, siekiant sumažinti energijos suvartojimą ir pailginti įrangos tarnavimo laiką. Vakuuminio lanko perlydymo (VAR) technologija yra perspektyvi metalo rafinavimo srityje47.
Zoninio lydymo technologija žengia link didesnio grynumo, mažesnės kainos ir platesnio pritaikomumo, įtvirtindama savo, kaip kertinio akmens puslaidininkių, atsinaujinančios energijos ir optoelektronikos srityse, vaidmenį.
Įrašo laikas: 2025 m. kovo 26 d.