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Al aprovechar la potencia de un láser de 20 kW, el proceso de zona flotante de diodo láser (LDFZ) elimina la necesidad de crisoles tradicionales y da como resultado cristales más grandes y puros, esenciales para los automóviles eléctricos y la energía fotovoltaica.
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Investigadores alemanes y japoneses han avanzado en la producción de cristales semiconductores esenciales para aplicaciones fotovoltaicas y de automóviles eléctricos. El equipo, formado por científicos del Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT de Aquisgrán y del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST) de la ciudad científica de Tsukuba, ha desarrollado un método para producir cristales semiconductores de alta pureza utilizando un láser. proceso, por lo que no se requiere crisol.
Esta técnica, conocida como zona flotante de diodo láser (LDFZ), utiliza un potente láser de 20 kW y un sistema óptico adaptado al proceso desarrollado por el equipo Fraunhofer ILT. A diferencia de los métodos tradicionales basados en crisoles, el proceso LDFZ minimiza la contaminación de los cristales mediante la aplicación directa de calor mediante radiación, lo que da como resultado la refundición del material policristalino en monocristales de alta pureza.
Las ventajas de este enfoque son muchas. El control preciso a través de la alineación y la estabilidad del rayo láser garantiza una entrega de calor específica y eficiente y crea cristales semiconductores más grandes y puros. Además, el sistema óptico cuidadosamente diseñado y refrigerado por agua, que puede soportar altas potencias del láser, permite un calentamiento uniforme del cristal durante el crecimiento.
Con el nuevo sistema de 20 kW, los investigadores quieren aumentar significativamente el diámetro del cristal. Los experimentos iniciales dieron resultados prometedores: se lograron cultivar con éxito cristales con un diámetro de hasta 30 mm, los más grandes jamás producidos utilizando un método sin crisol. Los resultados detallados de estas investigaciones están disponibles y se espera que contribuyan significativamente al campo de la producción de cristales semiconductores.
Dr. Martin Traub, director de proyectos de Fraunhofer ILT, se mostró satisfecho con la exitosa puesta en marcha del sistema y destacó el uso innovador de la videoconferencia para la instalación y las pruebas en medio de las restricciones relacionadas con la pandemia. El equipo destacó el potencial del proceso LDFZ, habiendo producido ya cristales de óxido de galio de hasta 12 mm de diámetro con potencias láser más bajas. Este esfuerzo conjunto representa un hito importante en la tecnología de semiconductores y allana el camino para mejorar el rendimiento y la eficiencia en la electrónica de potencia para vehículos eléctricos y sistemas de energía renovable.
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