Новыя распрацоўкі ў тэхналогіі зоннага плаўлення

1. Прарывы ​​ў падрыхтоўцы матэрыялаў высокай чысціні
‌Матэрыялы на аснове крэмнію‌: чысціня монакрышталяў крэмнію перавысіла ‌13N (99,9999999999%)‌ пры выкарыстанні метаду плаваючай зоны (FZ), што значна паляпшае прадукцыйнасць магутных паўправадніковых прылад (напрыклад, IGBT) і перадавых мікрасхем‌45. Гэтая тэхналогія памяншае забруджванне кіслародам дзякуючы працэсу без тыгля і аб'ядноўвае сіланавы CVD і мадыфікаваныя метады Siemens для дасягнення эфектыўнай вытворчасці полікрэмнію зоннага плаўлення‌47.
Германіевыя матэрыялы: аптымізаваная зонная плаўка павысіла чысціню германію да 13N з палепшанымі каэфіцыентамі размеркавання прымесей, што дазваляе выкарыстоўваць яго ў інфрачырвонай оптыцы і дэтэктарах выпраменьвання 23. Аднак узаемадзеянне паміж расплаўленым германіем і матэрыяламі абсталявання пры высокіх тэмпературах застаецца крытычнай праблемай 23.
2. Інавацыі ў працэсах і абсталяванні
Дынамічнае кіраванне параметрамі: карэкціроўка хуткасці руху зоны плаўлення, градыентаў тэмпературы і асяроддзя ахоўнага газу ў спалучэнні з маніторынгам у рэжыме рэальнага часу і аўтаматызаванымі сістэмамі зваротнай сувязі павысіла стабільнасць і паўтаральнасць працэсу, мінімізуючы пры гэтым узаемадзеянне паміж германіем/крэмніем і абсталяваннем.
Вытворчасць полікрэмнію: Новыя маштабуемыя метады атрымання полікрэмнію зоннай плаўкі вырашаюць праблемы кантролю ўтрымання кіслароду ў традыцыйных працэсах, зніжаючы спажыванне энергіі і павялічваючы выхад.
3. Інтэграцыя тэхналогій і міждысцыплінарныя прымяненні
Гібрыдызацыя крышталізацыі расплаву: нізкаэнергетычныя метады крышталізацыі расплаву інтэгруюцца для аптымізацыі падзелу і ачысткі арганічных злучэнняў, пашыраючы прымяненне зоннага плаўлення ў фармацэўтычных прамежкавых прадуктах і тонкай хіміі‌6.
Паўправаднікі трэцяга пакалення: зоннае плаўленне цяпер ужываецца да матэрыялаў з шырокай забароненай зонай, такіх як карбід крэмнію (SiC) і нітрыд галію (GaN), што дазваляе выкарыстоўваць яго ў высокачастотных і высокатэмпературных прыладах. Напрыклад, тэхналогія вадкафазнай печы для вырошчвання монакрышталяў дазваляе стабільна вырошчваць крышталі SiC дзякуючы дакладнаму кантролю тэмпературы15.
4. ‌Дыверсіфікаваныя сцэнарыі прымянення‌
Фотаэлектрыка: полікрэмній зоннага плаўлення выкарыстоўваецца ў высокаэфектыўных сонечных элементах, дасягаючы эфектыўнасці фотаэлектрычнага пераўтварэння больш за 26% і спрыяючы прагрэсу ў галіне аднаўляльных крыніц энергіі.
Інфрачырвоныя і дэтэктарныя тэхналогіі: германій звышвысокай чысціні дазваляе ствараць мініяцюрныя, высокапрадукцыйныя прылады інфрачырвонай візуалізацыі і начнога бачання для ваенных, ахоўных і грамадзянскіх рынкаў.
5. Праблемы і будучыя напрамкі
‌Межы выдалення прымешак‌: Сучасныя метады маюць праблемы з выдаленнем прымешак лёгкіх элементаў (напрыклад, бору, фосфару), што патрабуе новых працэсаў легіравання або тэхналогій дынамічнага кантролю зоны расплаву‌25.
Даўгавечнасць абсталявання і энергаэфектыўнасць: даследаванні сканцэнтраваны на распрацоўцы высокатэмпературных і каразійна-ўстойлівых матэрыялаў для тыгляў, а таксама сістэм радыёчастотнага нагрэву для зніжэння спажывання энергіі і падаўжэння тэрміну службы абсталявання. Тэхналогія вакуумна-дугавой пераплаўкі (VAR) дэманструе перспектыўнасць для рафінавання металу47.
Тэхналогія зоннага плаўлення развіваецца ў напрамку больш высокай чысціні, ніжэйшага кошту і больш шырокага прымянення, умацоўваючы сваю ролю як краевугольнага каменя ў паўправадніках, аднаўляльных крыніцах энергіі і оптаэлектроніцы.