Perkembangan Baru dalam Teknologi Peleburan Zona

1. Terobosan dalam Persiapan Material dengan Kemurnian Tinggi
Bahan Berbasis Silikon: Kemurnian kristal tunggal silikon telah melampaui 13N (99,9999999999%) menggunakan metode zona mengambang (FZ), secara signifikan meningkatkan kinerja perangkat semikonduktor daya tinggi (misalnya, IGBT) dan chip canggih‌45. Teknologi ini mengurangi kontaminasi oksigen melalui proses tanpa krusibel dan mengintegrasikan CVD silana dan metode Siemens yang dimodifikasi untuk mencapai produksi polisilikon kelas peleburan zona yang efisien‌47.
Bahan Germanium: Pemurnian peleburan zona yang dioptimalkan telah meningkatkan kemurnian germanium hingga 13N, dengan koefisien distribusi pengotor yang lebih baik, memungkinkan aplikasi dalam optik inframerah dan detektor radiasi23. Namun, interaksi antara germanium cair dan bahan peralatan pada suhu tinggi tetap menjadi tantangan kritis23.
2. Inovasi dalam Proses dan Peralatan
Kontrol Parameter Dinamis: Penyesuaian kecepatan pergerakan zona leleh, gradien suhu, dan lingkungan gas pelindung—ditambah dengan pemantauan waktu nyata dan sistem umpan balik otomatis—telah meningkatkan stabilitas dan pengulangan proses sekaligus meminimalkan interaksi antara germanium/silikon dan peralatan27.
Produksi Polisilikon: Metode baru yang terukur untuk polisilikon kelas peleburan zona mengatasi tantangan pengendalian kandungan oksigen dalam proses tradisional, mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan hasil produksi‌47.
3. Integrasi Teknologi dan Aplikasi Lintas Disiplin
Hibridisasi Kristalisasi Leleh: Teknik kristalisasi leleh berenergi rendah diintegrasikan untuk mengoptimalkan pemisahan dan pemurnian senyawa organik, memperluas aplikasi peleburan zona dalam perantara farmasi dan bahan kimia halus‌6.
Semikonduktor Generasi Ketiga: Peleburan zona kini diterapkan pada material celah pita lebar seperti silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN), yang mendukung perangkat frekuensi tinggi dan suhu tinggi. Misalnya, teknologi tungku kristal tunggal fase cair memungkinkan pertumbuhan kristal SiC yang stabil melalui kontrol suhu yang tepat¹⁵.
4. ‌Beragamnya Skenario Aplikasi‌
Fotovoltaik: Polisilicon kelas peleburan zona digunakan dalam sel surya efisiensi tinggi, mencapai efisiensi konversi fotolistrik lebih dari 26% dan mendorong kemajuan dalam energi terbarukan⁴.
Teknologi Inframerah dan Detektor: Germanium dengan kemurnian sangat tinggi memungkinkan perangkat pencitraan inframerah dan penglihatan malam berkinerja tinggi dan berukuran mini untuk pasar militer, keamanan, dan sipil23.
5. Tantangan dan Arah Masa Depan
Batasan Penghilangan Impuritas: Metode saat ini kesulitan menghilangkan impuritas unsur ringan (misalnya, boron, fosfor), sehingga memerlukan proses doping baru atau teknologi kontrol zona leleh dinamis25.
Ketahanan Peralatan dan Efisiensi Energi: Penelitian berfokus pada pengembangan material wadah tahan suhu tinggi dan tahan korosi serta sistem pemanasan frekuensi radio untuk mengurangi konsumsi energi dan memperpanjang umur peralatan. Teknologi peleburan ulang busur vakum (VAR) menunjukkan potensi untuk pemurnian logam‌47.
Teknologi peleburan zona berkembang menuju kemurnian yang lebih tinggi, biaya yang lebih rendah, dan penerapan yang lebih luas, memperkuat perannya sebagai landasan dalam semikonduktor, energi terbarukan, dan optoelektronik.