Novos desenvolvementos na tecnoloxía de fusión de zona

1.
Materiais baseados en Silicon‌: A pureza dos cristais individuais de silicio superou o ‌13n (99.9999999999%) ‌ usando o método da zona flotante (FZ), aumentando significativamente o rendemento de dispositivos de semiconductores de alta potencia (EG, IGBTs) e avanzados chips45. Esta tecnoloxía reduce a contaminación de osíxeno a través dun proceso libre de crisol e integra os métodos SIEMENS de CVD de silano e modificados para lograr unha produción eficiente de polisilicon‌47 de calidade da zona.
Materiais de Gegermanium‌: a purificación de fusión da zona optimizada ten unha elevada pureza do xermanio a ‌13n‌, con coeficientes de distribución de impureza mellorados, permitindo aplicacións en óptica infravermella e detectores de radiación‌23. Non obstante, as interaccións entre xermanio fundido e materiais de equipos a altas temperaturas seguen sendo un reto crítico‌23.
2. ‌Innovacións en proceso e equipos‌
‌ Control de parámetros dinámicos: axustes á velocidade de movemento da zona de fusión, gradientes de temperatura e ambientes de gas de protección (conectados con control de seguimento en tempo real e sistemas de retroalimentación automatizada), teñen unha maior estabilidade e repetibilidade do proceso ao tempo que minimiza as interaccións entre xermanio/silicio e equipos‌27.
‌Polysilicon Production‌: Novos métodos escalables para o polisilicón de gran tamaño de zona abordan os retos de control de contido de osíxeno nos procesos tradicionais, reducindo o consumo de enerxía e aumentando o rendemento‌47.
3. ‌ Integración de técnicas e aplicacións transversais-disciplinarias‌
Hibridación de cristalización de ‌melt‌: as técnicas de cristalización de fusión de baixa enerxía están a integrarse para optimizar a separación e purificación de compostos orgánicos, ampliando as aplicacións de fusión da zona en intermedios farmacéuticos e produtos químicos finos‌6.
Os semicondutores de xeración de Third-Xeneración‌: A fusión da zona agora aplícase a materiais de banda ancha como ‌silicon Carbide (sic) ‌ e ‌gallium nitruro (GAN) ‌, soportando dispositivos de alta frecuencia e alta temperatura. Por exemplo, a tecnoloxía de forno de cristal único en fase líquida permite un crecemento estable de cristal SIC mediante un control preciso de temperatura ‌15.
4.
‌Fotovoltaics‌: o polisilicon de calidade de fusión da zona úsase en células solares de alta eficiencia, conseguindo eficiencias de conversión fotoeléctrica ‌over 26%‌ e impulsar avances en enerxías renovables 4.
Tecnoloxías de Detector e Tecnoloxías de Detector ‌: o xermanio de ultra-alta pureza permite imaxes miniaturizadas, de alto rendemento e dispositivos de visión nocturna para mercados militares, de seguridade e mercados civís‌23.
5. ‌Challenges e direccións futuras‌
Límites de eliminación de Impurity‌: os métodos actuais loitan coa eliminación de impurezas de elementos de luz (por exemplo, boro, fósforo), necesitando novos procesos de dopaxe ou tecnoloxías de control de zona de fusión dinámica‌25.
‌ Durabilidade e eficiencia enerxética ‌: a investigación céntrase no desenvolvemento de materiais crisibles resistentes á temperatura e resistentes á corrosión ‌ e sistemas de calefacción de radiofrecuencia para reducir o consumo de enerxía e ampliar a vida útil do equipo. A tecnoloxía Remelting (VAR) de arco de baleiro mostra unha promesa de refinamento metálico‌47.
A tecnoloxía de fusión da zona está avanzando cara á pureza máis alta, un menor custo e unha aplicabilidade máis ampla, solidificando o seu papel como pedra angular en semiconductores, enerxía renovable e optoelectrónica‌