1. ความก้าวหน้าในการเตรียมวัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูง
วัสดุที่ใช้ซิลิคอน: ความบริสุทธิ์ของผลึกเดี่ยวซิลิคอนได้เกิน 13N (99.9999999999%) โดยใช้วิธีโซนลอยตัว (FZ) ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง (เช่น IGBT) และชิปขั้นสูงอย่างมีนัยสำคัญ 45 เทคโนโลยีนี้ช่วยลดการปนเปื้อนของออกซิเจนผ่านกระบวนการที่ไม่ต้องใช้เบ้าหลอม และผสานรวมซิเลน CVD และวิธีการของ Siemens ที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อให้ได้การผลิตโพลีซิลิคอนเกรดโซนหลอมเหลวที่มีประสิทธิภาพ 47
วัสดุเจอร์มาเนียม: การทำให้บริสุทธิ์ด้วยการหลอมโซนที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมได้ยกระดับความบริสุทธิ์ของเจอร์มาเนียมเป็น 13N พร้อมด้วยค่าสัมประสิทธิ์การกระจายสิ่งเจือปนที่ดีขึ้น ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านเลนส์อินฟราเรดและเครื่องตรวจจับรังสีได้23 อย่างไรก็ตาม ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเจอร์มาเนียมหลอมเหลวกับวัสดุอุปกรณ์ที่อุณหภูมิสูงยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ23
2. นวัตกรรมด้านกระบวนการและอุปกรณ์
การควบคุมพารามิเตอร์แบบไดนามิก: การปรับความเร็วในการเคลื่อนที่ของโซนหลอมเหลว การไล่ระดับอุณหภูมิ และสภาพแวดล้อมของก๊าซป้องกัน ควบคู่ไปกับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์และระบบป้อนกลับอัตโนมัติ ช่วยเพิ่มเสถียรภาพและความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการ ในขณะเดียวกันก็ลดปฏิสัมพันธ์ระหว่างเจอร์มาเนียม/ซิลิคอนและอุปกรณ์ให้น้อยที่สุด27
การผลิตโพลีซิลิคอน: วิธีการปรับขนาดแบบใหม่สำหรับโพลีซิลิคอนเกรดโซนหลอมเหลวช่วยแก้ปัญหาการควบคุมปริมาณออกซิเจนในกระบวนการแบบดั้งเดิม ลดการใช้พลังงานและเพิ่มผลผลิต47
3. การบูรณาการเทคโนโลยีและการประยุกต์ใช้ข้ามสาขาวิชา
การตกผลึกแบบหลอมเหลวแบบผสมผสาน: เทคนิคการตกผลึกแบบหลอมเหลวพลังงานต่ำกำลังถูกนำมาบูรณาการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแยกและการทำให้บริสุทธิ์ของสารประกอบอินทรีย์ ขยายการใช้งานการหลอมเหลวแบบโซนในสารตัวกลางทางเภสัชกรรมและสารเคมีชั้นดี6
เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม: ปัจจุบันมีการนำเทคนิคการหลอมแบบโซนมาประยุกต์ใช้กับวัสดุที่มีแบนด์แก็ปกว้าง เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) ซึ่งรองรับอุปกรณ์ความถี่สูงและอุณหภูมิสูง ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีเตาหลอมผลึกเดี่ยวแบบเฟสของเหลวช่วยให้การเติบโตของผลึก SiC มีเสถียรภาพผ่านการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ15
4. สถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย
โฟโตโวลตาอิกส์: โพลีซิลิคอนเกรดหลอมโซนถูกนำมาใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูง ทำให้ได้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ามากกว่า 26% และผลักดันความก้าวหน้าในด้านพลังงานหมุนเวียน4
เทคโนโลยีอินฟราเรดและตัวตรวจจับ: เจอร์มาเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษช่วยให้สามารถสร้างอุปกรณ์ถ่ายภาพอินฟราเรดและอุปกรณ์มองเห็นในเวลากลางคืนขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับตลาดทางทหาร ความปลอดภัย และพลเรือน23
5. ความท้าทายและทิศทางในอนาคต
ข้อจำกัดในการกำจัดสิ่งเจือปน: วิธีการในปัจจุบันประสบปัญหาในการกำจัดสิ่งเจือปนธาตุเบา (เช่น โบรอน ฟอสฟอรัส) ซึ่งจำเป็นต้องใช้กระบวนการโดปปิ้งแบบใหม่หรือเทคโนโลยีควบคุมโซนหลอมเหลวแบบไดนามิก25
ความทนทานของอุปกรณ์และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาวัสดุเบ้าหลอมที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน รวมถึงระบบทำความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ เพื่อลดการใช้พลังงานและยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ เทคโนโลยีการหลอมใหม่ด้วยอาร์คสุญญากาศ (VAR) มีแนวโน้มที่ดีสำหรับการกลั่นโลหะ47
เทคโนโลยีการหลอมแบบโซนกำลังก้าวหน้าไปสู่ความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้น ต้นทุนที่ต่ำลง และการใช้งานที่กว้างขึ้น ทำให้เทคโนโลยีนี้มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ พลังงานหมุนเวียน และอิเล็กโทรออปติกส์
วันที่โพสต์: 26 มีนาคม 2025