۱. پیشرفت‌های چشمگیر در آماده‌سازی مواد با خلوص بالا
مواد پایه سیلیکونی: خلوص تک بلورهای سیلیکونی با استفاده از روش ناحیه شناور (FZ) از 13N (99.9999999999%) فراتر رفته است و عملکرد دستگاه‌های نیمه‌هادی پرقدرت (مانند IGBTها) و تراشه‌های پیشرفته را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.45 این فناوری آلودگی اکسیژن را از طریق فرآیندی بدون بوته کاهش می‌دهد و CVD سیلان و روش‌های اصلاح‌شده زیمنس را برای دستیابی به تولید کارآمد پلی‌سیلیکون با درجه ذوب ناحیه‌ای ادغام می‌کند.47
مواد ژرمانیوم: خالص‌سازی بهینه‌شده‌ی ذوب منطقه‌ای، خلوص ژرمانیوم را به 13N افزایش داده است، با ضرایب توزیع ناخالصی بهبود یافته، که امکان کاربرد در اپتیک مادون قرمز و آشکارسازهای تابش را فراهم می‌کند.23 با این حال، برهمکنش‌های بین ژرمانیوم مذاب و مواد تجهیزات در دماهای بالا همچنان یک چالش اساسی است.23
۲. نوآوری در فرآیند و تجهیزات
کنترل پارامترهای دینامیکی: تنظیمات مربوط به سرعت حرکت ناحیه ذوب، گرادیان‌های دمایی و محیط‌های گاز محافظ - همراه با سیستم‌های نظارت بلادرنگ و بازخورد خودکار - پایداری و تکرارپذیری فرآیند را افزایش داده و در عین حال تداخل بین ژرمانیوم/سیلیکون و تجهیزات را به حداقل رسانده است.
تولید پلی‌سیلیکون: روش‌های جدید و مقیاس‌پذیر برای تولید پلی‌سیلیکون با درجه ذوب منطقه‌ای، چالش‌های کنترل میزان اکسیژن در فرآیندهای سنتی را برطرف کرده، مصرف انرژی را کاهش و بازده را افزایش می‌دهند.
۳. ادغام فناوری و کاربردهای بین رشته‌ای
هیبریداسیون تبلور مذاب: تکنیک‌های تبلور مذاب کم‌انرژی برای بهینه‌سازی جداسازی و خالص‌سازی ترکیبات آلی، گسترش کاربردهای ذوب منطقه در واسطه‌های دارویی و مواد شیمیایی ریز، در حال ادغام هستند.
نیمه‌هادی‌های نسل سوم: ذوب منطقه‌ای اکنون برای مواد با شکاف باند وسیع مانند کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیم (GaN) اعمال می‌شود و از دستگاه‌های با فرکانس بالا و دمای بالا پشتیبانی می‌کند. به عنوان مثال، فناوری کوره تک کریستالی فاز مایع، رشد کریستال SiC پایدار را از طریق کنترل دقیق دما امکان‌پذیر می‌کند.
۴. سناریوهای کاربردی متنوع
فتوولتائیک: پلی‌سیلیکون با درجه ذوب منطقه‌ای در سلول‌های خورشیدی با راندمان بالا استفاده می‌شود و به راندمان تبدیل فوتوالکتریک بیش از 26٪ دست می‌یابد و پیشرفت‌هایی را در انرژی‌های تجدیدپذیر ایجاد می‌کند.
فناوری‌های مادون قرمز و آشکارساز: ژرمانیوم با خلوص فوق‌العاده بالا، امکان تصویربرداری مادون قرمز کوچک و با کارایی بالا و دستگاه‌های دید در شب را برای بازارهای نظامی، امنیتی و غیرنظامی فراهم می‌کند.
۵. چالش‌ها و مسیرهای آینده
محدودیت‌های حذف ناخالصی: روش‌های فعلی در حذف ناخالصی‌های عناصر سبک (مانند بور، فسفر) با مشکل مواجه هستند و این امر مستلزم فرآیندهای جدید دوپینگ یا فناوری‌های کنترل پویای ناحیه ذوب است.
دوام تجهیزات و بهره‌وری انرژی: تحقیقات بر توسعه مواد بوته‌ای مقاوم در برابر دمای بالا و خوردگی و سیستم‌های گرمایشی فرکانس رادیویی برای کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر تجهیزات متمرکز است. فناوری ذوب مجدد قوسی در خلاء (VAR) نویدبخش پالایش فلزات است.47
فناوری ذوب منطقه‌ای به سمت خلوص بالاتر، هزینه کمتر و کاربرد وسیع‌تر در حال پیشرفت است و نقش خود را به عنوان سنگ بنای نیمه‌هادی‌ها، انرژی‌های تجدیدپذیر و اپتوالکترونیک تثبیت می‌کند.
زمان ارسال: ۲۶ مارس ۲۰۲۵