中国粉体网讯 随着集成电路先进制程持续向纳米级演进、真空电子器件向高频高功率方向升级，超高纯难熔金属的战略地位不断凸显。这类纯度达到99.999%（6N）及以上的钨、钼、钽、铌等金属材料，是晶圆制造环节溅射靶材、离子注入核心部件、高温加热系统、真空绝缘构件的核心基础原料，哪怕痕量杂质（达到ppb级别）都可能引发晶圆漏电流升高、器件可靠性下降、良率波动等问题，直接决定先进电子制造的精度上限与供应链安全。
长期以来，国内3N–4N级工业难熔金属已实现自主供应，但6N级及以上半导体用超纯难熔金属仍高度依赖进口，提纯过程中的痕量杂质定向脱除、大尺寸铸锭纯度均匀性控制、低成本短流程制备等关键技术尚未完全突破，成为制约国内先进电子信息产业自主可控的薄弱环节。苏州大学金属材料与先进制造学院李传军教授团队长期深耕超纯金属制备与电磁冶金领域，围绕超纯难熔金属提纯的核心科学问题开展系统研究，结合海内外多年学术与产业积累，对全球超纯难熔金属制备技术的发展脉络、现存瓶颈与未来方向形成了完整的技术研判框架。
超纯难熔金属：先进电子制造不可替代的关键基础材料
难熔金属普遍具备熔点高、高温强度好、耐等离子体腐蚀、热膨胀系数低等特性，是高温、高真空、强辐射等极端制造环境下的首选结构与功能材料。在当前的先进电子信息产业链中，6N级超纯难熔金属的核心应用场景覆盖三大领域：
一是半导体制造核心耗材。高纯度钨、钼溅射靶材是晶圆金属化层、阻挡层沉积的关键原料，超纯钽、铌材料用于刻蚀设备、离子注入机的核心耐受部件，其纯度直接影响芯片制程的良率与稳定性。随着7nm以下先进制程量产推进，晶圆制造对靶材的纯度要求已从6N向7N升级，对杂质元素的种类与含量提出了近乎严苛的管控标准。
二是真空电子与功率器件材料。超纯钨、钼部件用于高功率微波器件、X射线管、高温真空加热系统，是航天雷达、医疗影像、工业感应加热装备的核心材料，杂质含量过高会直接缩短器件寿命、降低输出功率。
三是先进高温结构材料。超纯难熔金属作为高端复合材料的基体组元，适配航空航天、核能装备的极端工况需求。
从供给格局看，全球高端6N级难熔金属市场长期被德、美、日少数企业垄断，国内企业的产品多集中在3N–4N工业级市场，面向半导体领域的超纯产品在纯度稳定性、批次一致性、大尺寸制备能力上与国际先进水平存在明显差距，高端靶材制造环节的超纯难熔金属原料进口依赖度居高不下。
超纯难熔金属制备的核心技术路线与现存瓶颈
经过数十年技术迭代，全球范围内已形成多类超纯难熔金属制备技术体系，不同工艺路线在脱除杂质类型、提纯极限、量产成本上各有适配边界。
电子束悬浮熔炼是当前超纯难熔金属制备的主流初提纯工艺，通过高能量密度电子束熔化金属原料，利用高真空环境下不同元素的蒸气压差异，脱除铁、镍、铜等高蒸气压金属杂质与氧、碳等非金属杂质，可将工业级难熔金属提纯至5N级别，具备大尺寸铸锭制备能力，但对痕量低蒸气压杂质的脱除能力有限。
高温区域熔炼是制备6N级超纯金属锭的核心终提纯工艺，通过移动高温熔区使杂质随熔区逐步迁移富集，利用杂质分凝效应实现金属基体的深度提纯，提纯极限可达到7N以上，但存在生产效率低、能耗高、大尺寸长铸锭纯度均匀性难控制等问题。
电磁冶金与多场耦合提纯是近年兴起的超纯金属制备技术方向，通过施加交变电磁场调控金属熔体中的元素迁移与界面分离行为，可实现痕量金属杂质的定向脱除，具备短流程、低能耗、提纯效率高的潜力，是超纯金属制备技术的重要升级方向。
当前行业共性的技术瓶颈集中在三个方面：一是痕量杂质与金属基体的分离机制尚未完全明晰，难以实现多类型杂质的全链条定向脱除；二是大尺寸超纯铸锭的均匀性控制不足，难以适配大尺寸靶材的量产需求；三是全流程制备成本偏高，缺乏具备市场竞争力的国产量产技术体系，导致下游高端应用仍依赖进口原料。
电磁冶金技术在超纯难熔金属制备中的独特价值
作为长期深耕电磁冶金方向的研究团队，李传军教授团队围绕多物理场耦合下的杂质迁移行为、电磁强化分离机制开展了长期基础研究，为超纯难熔金属的高效提纯提供了新的技术思路。
相比传统的真空熔炼、区域熔炼工艺，电磁冶金法可通过磁场参数的精准调控，改变熔体中痕量金属杂质的扩散动力学行为，强化杂质相与金属基体的分离效果，在不显著提升能耗的前提下，进一步降低痕量杂质含量。这种技术路径既弥补了传统工艺对痕量杂质脱除能力不足的短板，也具备向短流程工业化生产转化的潜力，为突破超纯难熔金属的制备瓶颈提供了新的解决方案。
依托洪堡研究阶段积累的超纯金属制备经验，以及国内电磁冶金领域的长期研究积淀，团队对不同提纯工艺的技术适配场景、工业化转化路径形成了系统研判，可为国内超纯难熔金属的技术攻关与产业落地提供理论支撑与方向参考。
超纯难熔金属制备技术的未来发展方向
面向国内先进电子信息产业的长期发展需求，超纯难熔金属制备技术将沿着三个方向持续升级：
一是短流程低成本制备技术。通过多工艺耦合优化，缩短提纯工序链条、降低全流程能耗，在保障6N级纯度的前提下将制备成本降至下游可接受区间，推动国产超纯难熔金属的规模化应用。
二是大尺寸高均匀性铸锭制备。突破大尺寸铸锭的纯度均匀性控制技术，适配大尺寸溅射靶材的加工需求，缩小与国际先进产品的尺寸与性能差距。
三是全流程质量管控体系构建。建立超纯金属制备全过程的痕量杂质在线监测与质量追溯体系，保障不同批次产品的性能一致性，满足半导体制造领域的严苛质控要求。
2026年11月12日，中国粉体网将在江苏·苏州举办“2026半导体与电子用高纯金属粉体技术大会”。届时，我们邀请到苏州大学李传军教授出席本次大会并作题为《先进电子信息产业用超纯难熔金属制备技术研究进展》的报告，李传军教授将系统评述当前国内外6N级超高纯难熔金属制备的主流技术路线、现存工程化短板与未来升级方向，结合团队最新研究成果，为国内半导体用超纯难熔金属的国产化技术攻关、降本量产提供具备实操参考价值的技术思路。
嘉宾简介：
李传军，苏州大学金属材料与先进制造学院教授、博士生导师，德国洪堡学者，上海市浦江人才，姑苏创业领军人才，苏州工业园区科技领军人才。主要从事超纯金属制备、电磁冶金等方向研究，发表SCI论文70余篇，申报国家专利30余项，主持和承担国家级、省部级科研项目10余项。曾获德国洪堡研究奖学金、教育部自然科学二等奖、上海市科学技术发明一等奖等荣誉。
参考来源：
苏州大学官网、中国粉体网
（中国粉体网编辑整理/留白）
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