Novosti v tehnologiji conskega taljenja

1. Preboji pri pripravi visoko čistih materialov
Materiali na osnovi silicija: Čistost silicijevih monokristalov je z uporabo metode plavajoče cone (FZ) presegla 13N (99,9999999999 %), kar je znatno izboljšalo zmogljivost visokozmogljivih polprevodniških naprav (npr. IGBT) in naprednih čipov 45. Ta tehnologija zmanjšuje onesnaženje s kisikom s postopkom brez lončka in združuje silansko CVD in spremenjene Siemensove metode za doseganje učinkovite proizvodnje polisilicija conskega tališča 47.
‌Germanijevi materiali‌: Optimizirano čiščenje s taljenjem v coni je povečalo čistost germanija na ‌13N‌, z izboljšanimi koeficienti porazdelitve nečistoč, kar omogoča uporabo v infrardeči optiki in detektorjih sevanja‌23. Vendar pa interakcije med staljenim germanijem in materiali opreme pri visokih temperaturah ostajajo ključni izziv‌23.
2. Inovacije v procesih in opremi
Dinamični nadzor parametrov: Prilagoditve hitrosti gibanja talilnega območja, temperaturnih gradientov in zaščitnega plinskega okolja – skupaj s spremljanjem v realnem času in avtomatiziranimi sistemi povratnih informacij – so izboljšale stabilnost in ponovljivost procesa, hkrati pa zmanjšale interakcije med germanijem/silicijem in opremo‌27.
Proizvodnja polisilicija: Nove skalabilne metode za consko taljenje polisilicija obravnavajo izzive nadzora vsebnosti kisika v tradicionalnih procesih, zmanjšujejo porabo energije in povečujejo izkoristek.
3. Integracija tehnologije in interdisciplinarne aplikacije
Hibridizacija s kristalizacijo taline: Za optimizacijo ločevanja in čiščenja organskih spojin se integrirajo tehnike nizkoenergijske kristalizacije taline, s čimer se širijo aplikacije conskega taljenja v farmacevtskih intermediatih in finih kemikalijah‌6.
Polprevodniki tretje generacije: Zonsko taljenje se zdaj uporablja za materiale s širokopasovno vrzeljo, kot sta silicijev karbid (SiC) in galijev nitrid (GaN), kar podpira visokofrekvenčne in visokotemperaturne naprave. Na primer, tehnologija tekočefazne peči z monokristalom omogoča stabilno rast kristalov SiC z natančnim nadzorom temperature15.
4. ‌Raznoliki scenariji uporabe‌
Fotovoltaika: Polisilicij conskega tališča se uporablja v visoko učinkovitih sončnih celicah, pri čemer dosega učinkovitost fotoelektrične pretvorbe več kot 26 % in spodbuja napredek na področju obnovljivih virov energije.
‌Infrardeče in detektorske tehnologije‌: Ultra čist germanij omogoča miniaturizirane, visokozmogljive naprave za infrardeče slikanje in nočno gledanje za vojaške, varnostne in civilne trge‌23.
5. Izzivi in ​​prihodnje smeri
Omejitve odstranjevanja nečistoč: Trenutne metode se težko znebijo nečistoč lahkih elementov (npr. bora, fosforja), kar zahteva nove postopke dopiranja ali tehnologije dinamičnega nadzora talilnega območja25.
Trajnost opreme in energetska učinkovitost: Raziskave se osredotočajo na razvoj materialov za lončke, odpornih proti visokim temperaturam in koroziji, ter sistemov radiofrekvenčnega ogrevanja za zmanjšanje porabe energije in podaljšanje življenjske dobe opreme. Tehnologija vakuumskega obločnega pretaljevanja (VAR) je obetavna za rafiniranje kovin47.
Tehnologija conskega taljenja napreduje k večji čistosti, nižjim stroškom in širši uporabnosti, kar utrjuje njeno vlogo temelja v polprevodnikih, obnovljivih virih energije in optoelektroniki.