Mühüm II-VI yarımkeçirici material olan sink tellurid (ZnTe) infraqırmızı aşkarlamada, günəş elementlərində və optoelektronik cihazlarda geniş istifadə olunur. Nanotexnologiya və yaşıl kimya sahəsində son nailiyyətlər onun istehsalını optimallaşdırdı. Aşağıda əsas ZnTe istehsal prosesləri və ənənəvi üsullar və müasir təkmilləşdirmələr daxil olmaqla əsas parametrlər verilmişdir:
_______________________________________
I. Ənənəvi İstehsal Prosesi (Birbaşa Sintez)
1. Xammalın hazırlanması
• Yüksək saflıqda sink (Zn) və tellur (Te): Saflıq ≥99,999% (5N dərəcəli), 1:1 molar nisbətində qarışdırılır.
• Qoruyucu qaz: Oksidləşmənin qarşısını almaq üçün yüksək təmizlikdə arqon (Ar) və ya azot (N₂).
2. Proses axını
• Addım 1: Vakuumda ərimə sintezi
o Zn və Te tozlarını kvars borusunda qarışdırın və ≤10⁻³ Pa-a qədər boşaltın.
o İstilik proqramı: 5-10°C/dəq-də 500-700°C-ə qədər qızdırın, 4-6 saat saxlayın.
o Reaksiya tənliyi:Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Addım 2: Qızartma
o Şəbəkə qüsurlarını azaltmaq üçün xam məhsulu 2-3 saat ərzində 400–500°C-də qızardın.
• Addım 3: Əzmə və Ələmə
o Toplu materialı hədəf hissəcik ölçüsünə qədər üyütmək üçün bilyalı dəyirmandan istifadə edin (nanoölçülü üçün yüksək enerjili top frezeleme).
3. Əsas Parametrlər
• Temperatur nəzarətinin dəqiqliyi: ±5°C
• Soyutma dərəcəsi: 2–5°C/dəq (termal gərginlik çatlarının qarşısını almaq üçün)
• Xammal hissəciklərinin ölçüsü: Zn (100–200 meş), Te (200–300 meş)
_______________________________________
II. Müasir Təkmilləşdirilmiş Proses (Solvotermal Metod)
Solvotermal üsul idarə olunan hissəcik ölçüsü və aşağı enerji istehlakı kimi üstünlüklər təklif edən nanoölçülü ZnTe istehsalı üçün əsas texnikadır.
1. Xammallar və həlledicilər
• Prekursorlar: Sink nitrat (Zn(NO₃)₂) və natrium tellurit (Na₂TeO₃) və ya tellur tozu (Te).
• Azaldıcı maddələr: hidrazin hidrat (N₂H₄·H₂O) və ya natrium borhidrid (NaBH₄).
• Həlledicilər: Etilendiamin (EDA) və ya deionlaşdırılmış su (DI su).
2. Proses axını
• Addım 1: Prekursorun həlli
o Zn(NO₃)₂ və Na₂TeO₃-ni 1:1 molar nisbətdə həlledicidə qarışdıraraq həll edin.
• Addım 2: Azaltma Reaksiyası
o Azaldıcı agenti (məsələn, N₂H₄·H₂O) əlavə edin və yüksək təzyiqli avtoklavda bağlayın.
o Reaksiya şərtləri:
Temperatur: 180–220°C
Vaxt: 12-24 saat
Təzyiq: Öz-özünə yaranan (3–5 MPa)
o Reaksiya tənliyi:Zn2++TeO32−+Reduksiyaedici agent→ZnTe+Yan məhsullar (məs., H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+Reduksiyaedici agent→ZnTe+Yan məhsullar (məsələn, H₂O, N₂)
• Addım 3: Müalicə sonrası
o Məhsulu təcrid etmək üçün sentrifuqa edin, etanol və DI su ilə 3-5 dəfə yuyun.
o Vakuum altında qurutun (4-6 saat ərzində 60-80°C).
3. Əsas Parametrlər
• Prekursor konsentrasiyası: 0,1-0,5 mol/L
• pH nəzarəti: 9–11 (qələvi şərait reaksiyaya üstünlük verir)
• Hissəcik ölçüsünə nəzarət: Həlledici növü ilə tənzimləyin (məsələn, EDA nanotellər verir; sulu faza nanohissəciklər verir).
_______________________________________
III. Digər Qabaqcıl Proseslər
1. Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (CVD)
• Tətbiq: İncə təbəqəli hazırlıq (məsələn, günəş batareyaları).
• Prekursorlar: Dietilsink (Zn(C₂H₅)₂) və dietiltellur (Te(C₂H₅)₂).
• Parametrlər:
o Çöküntü temperaturu: 350–450°C
o Daşıyıcı qaz: H₂/Ar qarışığı (axın sürəti: 50–100 sccm)
o Təzyiq: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. Mexanik ərintiləmə (Bol Frezeleme)
• Xüsusiyyətləri: Solventsiz, aşağı temperaturda sintez.
• Parametrlər:
o Topun toz nisbəti: 10:1
o Freze vaxtı: 20-40 saat
o Fırlanma sürəti: 300–500 rpm
_______________________________________
IV. Keyfiyyətə Nəzarət və Xüsusiyyətlər
1. Saflıq analizi: kristal strukturu üçün rentgen şüalarının difraksiyası (XRD) (2θ ≈25,3°-də əsas zirvə).
2. Morfologiyaya nəzarət: Nanohissəciklərin ölçüsü üçün ötürücü elektron mikroskopiyası (TEM) (tipik: 10-50 nm).
3. Element nisbəti: Zn ≈1:1-i təsdiqləmək üçün enerji-dispersiv rentgen spektroskopiyası (EDS) və ya induktiv birləşdirilmiş plazma kütlə spektrometriyası (ICP-MS).
_______________________________________
V. Təhlükəsizlik və Ətraf Mühit Mülahizələri
1. Tullantı qazının təmizlənməsi: H₂Te-ni qələvi məhlullarla (məsələn, NaOH) udmaq.
2. Solventin bərpası: Distillə yolu ilə üzvi həllediciləri (məsələn, EDA) təkrar emal edin.
3. Qoruyucu tədbirlər: Qaz maskaları (H₂Te qorunması üçün) və korroziyaya davamlı əlcəklərdən istifadə edin.
_______________________________________
VI. Texnoloji Trendlər
• Yaşıl sintez: Üzvi həlledicilərin istifadəsini azaltmaq üçün sulu fazalı sistemləri inkişaf etdirin.
• Dopinq modifikasiyası: Cu, Ag və s. ilə dopinq etməklə keçiriciliyi artırın.
• Böyük miqyaslı istehsal: kq-miqyaslı partiyalara nail olmaq üçün davamlı axın reaktorlarını qəbul edin.
Göndərmə vaxtı: 21 mart 2025-ci il