1. Izrāvieni augstas tīrības pakāpes materiālu sagatavošanā
Materiāli uz silīcija bāzes: Izmantojot peldošās zonas (FZ) metodi, silīcija monokristālu tīrība ir pārsniegusi 13N (99,9999999999%), ievērojami uzlabojot lieljaudas pusvadītāju ierīču (piemēram, IGBT) un modernu mikroshēmu veiktspēju.45 Šī tehnoloģija samazina skābekļa piesārņojumu, izmantojot tīģeli neizmantojošu procesu, un integrē silāna CVD un modificētas Siemens metodes, lai panāktu efektīvu zonas kušanas kvalitātes polisilīcija ražošanu.47
Germānija materiāli: Optimizēta zonas kausēšanas attīrīšana ir paaugstinājusi germānija tīrību līdz 13N, uzlabojot piemaisījumu sadalījuma koeficientus, kas ļauj izmantot šos materiālus infrasarkanajā optikā un starojuma detektoros.23 Tomēr mijiedarbība starp izkausētu germāniju un iekārtu materiāliem augstās temperatūrās joprojām ir kritisks izaicinājums.23
2. Inovācijas procesos un iekārtās
Dinamiska parametru kontrole: Kušanas zonas kustības ātruma, temperatūras gradientu un aizsarggāzes vides pielāgošana apvienojumā ar reāllaika uzraudzību un automatizētām atgriezeniskās saites sistēmām ir uzlabojusi procesa stabilitāti un atkārtojamību, vienlaikus samazinot mijiedarbību starp germāniju/silīciju un aprīkojumu.
Polisilīcija ražošana: jaunas mērogojamas metodes zonas kušanas kvalitātes polisilīcija ražošanai risina skābekļa satura kontroles problēmas tradicionālajos procesos, samazinot enerģijas patēriņu un palielinot ražu47.
3. Tehnoloģiju integrācija un starpdisciplināras lietojumprogrammas
Kausējuma kristalizācijas hibridizācija: Lai optimizētu organisko savienojumu atdalīšanu un attīrīšanu, tiek integrētas zemas enerģijas kausējuma kristalizācijas metodes, paplašinot zonas kausēšanas pielietojumu farmācijas starpproduktos un smalkās ķīmiskās vielās.6.
Trešās paaudzes pusvadītāji: Zonas kausēšana tagad tiek pielietota platjoslas materiāliem, piemēram, silīcija karbīdam (SiC) un gallija nitrīdam (GaN), atbalstot augstas frekvences un augstas temperatūras ierīces. Piemēram, šķidrfāzes monokristāla krāsns tehnoloģija nodrošina stabilu SiC kristālu augšanu, izmantojot precīzu temperatūras kontroli.15.
4. Dažādi lietošanas scenāriji
Fotoelektriskā enerģija: Zonas kušanas kvalitātes polisilīcijs tiek izmantots augstas efektivitātes saules baterijās, sasniedzot fotoelektriskās konversijas efektivitāti virs 26% un veicinot atjaunojamās enerģijas attīstību4.
Infrasarkano staru un detektoru tehnoloģijas: īpaši augstas tīrības pakāpes germānijs nodrošina miniaturizētas, augstas veiktspējas infrasarkanās attēlveidošanas un nakts redzamības ierīces militārajam, drošības un civilajam tirgum.
5. Izaicinājumi un nākotnes virzieni
Piemaisījumu noņemšanas robežas: Pašreizējās metodes sarežģī vieglo elementu piemaisījumu (piemēram, bora, fosfora) noņemšanu, tāpēc ir nepieciešami jauni dopinga procesi vai dinamiskās kausēšanas zonas kontroles tehnoloģijas.
Iekārtu izturība un energoefektivitāte: Pētījumi koncentrējas uz augstas temperatūras un korozijizturīgu tīģeļu materiālu un radiofrekvences sildīšanas sistēmu izstrādi, lai samazinātu enerģijas patēriņu un pagarinātu iekārtu kalpošanas laiku. Vakuuma loka pārkausēšanas (VAR) tehnoloģija ir daudzsološa metālu rafinēšanā47.
Zonas kausēšanas tehnoloģija virzās uz augstāku tīrību, zemākām izmaksām un plašāku pielietojamību, nostiprinot savu lomu kā stūrakmeni pusvadītājos, atjaunojamajā enerģijā un optoelektronikā.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 26. marts