1. 고순도 소재 제조 분야의 획기적인 발전
실리콘 기반 재료: 플로팅 존(FZ) 방법을 사용하여 실리콘 단결정의 순도가 13N(99.9999999999%)을 초과하여 고출력 반도체 장치(예: IGBT) 및 고급 칩의 성능이 크게 향상되었습니다.45 이 기술은 도가니가 없는 공정을 통해 산소 오염을 줄이고 실란 CVD 및 수정된 지멘스 방법을 통합하여 존멜팅 등급 폴리실리콘의 효율적인 생산을 달성합니다.47
게르마늄 재료: 최적화된 구역 용융 정제는 게르마늄 순도를 13N까지 높이고 불순물 분포 계수를 개선하여 적외선 광학 및 방사선 검출기 분야에 적용할 수 있게 했습니다.23 그러나 고온에서 용융된 게르마늄과 장비 재료 간의 상호 작용은 여전히 중요한 과제입니다.23
2. 공정 및 장비 혁신
동적 매개변수 제어: 용융 영역 이동 속도, 온도 구배 및 보호 가스 환경에 대한 조정은 실시간 모니터링 및 자동 피드백 시스템과 결합되어 게르마늄/실리콘과 장비 간의 상호 작용을 최소화하면서 공정 안정성과 반복성을 향상시켰습니다.27
폴리실리콘 생산: 구역 용융 등급 폴리실리콘을 위한 새롭고 확장 가능한 방법은 기존 공정의 산소 함량 제어 문제를 해결하고 에너지 소비를 줄이며 수율을 높입니다.47
3. 기술 통합 및 학제 간 응용
용융 결정화 하이브리드화: 저에너지 용융 결정화 기술은 유기 화합물의 분리 및 정제를 최적화하기 위해 통합되고 있으며, 제약 중간체 및 정밀 화학 분야에서 영역 용융 응용 분야가 확장되고 있습니다. 6
3세대 반도체: 구역 용융은 이제 탄화규소(SiC) 및 질화갈륨(GaN)과 같은 광대역 밴드갭 재료에 적용되어 고주파 및 고온 장치를 지원합니다. 예를 들어, 액상 단결정로 기술은 정밀한 온도 제어를 통해 안정적인 SiC 결정 성장을 가능하게 합니다.
4. 다양한 응용 시나리오
태양광 발전: 구역 용융 등급 폴리실리콘은 고효율 태양 전지에 사용되어 26% 이상의 광전 변환 효율을 달성하고 재생 에너지 발전을 주도합니다.
적외선 및 탐지기 기술: 초고순도 게르마늄은 군사, 보안 및 민간 시장을 위한 소형 고성능 적외선 이미징 및 야간 투시 장치를 가능하게 합니다.23
5. 과제 및 향후 방향
불순물 제거 한계: 현재 방법은 가벼운 원소 불순물(예: 붕소, 인)을 제거하는 데 어려움을 겪고 있어 새로운 도핑 공정이나 동적 용융 영역 제어 기술이 필요합니다.25
장비 내구성 및 에너지 효율: 에너지 소비를 줄이고 장비 수명을 연장하기 위해 고온 내성, 내식성 도가니 재료 및 무선 주파수 가열 시스템 개발에 중점을 둔 연구가 진행 중입니다. 진공 아크 재용융(VAR) 기술은 금속 정제에 대한 가능성을 보여줍니다. 47
구역 용융 기술은 더욱 높은 순도, 낮은 비용, 그리고 더욱 폭넓은 적용 가능성을 향해 발전하고 있으며, 반도체, 신재생 에너지, 광전자 분야에서 핵심 기술로서의 입지를 공고히 하고 있습니다.
게시 시간: 2025년 3월 26일