জিঙ্ক টেলুরাইড (ZnTe), একটি গুরুত্বপূর্ণ II-VI সেমিকন্ডাক্টর উপাদান, ইনফ্রারেড সনাক্তকরণ, সৌর কোষ এবং অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ন্যানোপ্রযুক্তি এবং সবুজ রসায়নের সাম্প্রতিক অগ্রগতি এর উৎপাদনকে সর্বোত্তম করে তুলেছে। নীচে বর্তমান মূলধারার ZnTe উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতি এবং আধুনিক উন্নতি সহ মূল পরামিতিগুলি দেওয়া হল:
_____________________________________________
I. ঐতিহ্যবাহী উৎপাদন প্রক্রিয়া (প্রত্যক্ষ সংশ্লেষণ)
১. কাঁচামাল প্রস্তুতি
• উচ্চ-বিশুদ্ধতা দস্তা (Zn) এবং টেলুরিয়াম (Te): বিশুদ্ধতা ≥99.999% (5N গ্রেড), 1:1 মোলার অনুপাতে মিশ্রিত।
• প্রতিরক্ষামূলক গ্যাস: জারণ রোধ করার জন্য উচ্চ-বিশুদ্ধতা আর্গন (Ar) অথবা নাইট্রোজেন (N₂)।
2. প্রক্রিয়া প্রবাহ
• ধাপ ১: ভ্যাকুয়াম গলানোর সংশ্লেষণ
o একটি কোয়ার্টজ টিউবে Zn এবং Te গুঁড়ো মিশিয়ে ≤10⁻³ Pa এ খালি করুন।
o গরম করার প্রোগ্রাম: ৫-১০°C/মিনিট থেকে ৫০০-৭০০°C তাপমাত্রায় ৪-৬ ঘন্টা ধরে রাখুন।
o বিক্রিয়ার সমীকরণ: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• ধাপ ২: অ্যানিলিং
o জালির ত্রুটি কমাতে অপরিশোধিত পণ্যটিকে ৪০০-৫০০°C তাপমাত্রায় ২-৩ ঘন্টার জন্য অ্যানিল করুন।
• ধাপ ৩: চূর্ণবিচূর্ণ এবং ছাঁকনি
o লক্ষ্য কণার আকারে বাল্ক উপাদান পিষে নেওয়ার জন্য একটি বল মিল ব্যবহার করুন (ন্যানোস্কেলের জন্য উচ্চ-শক্তির বল মিলিং)।
3. মূল পরামিতি
• তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের নির্ভুলতা: ±5°C
• শীতলকরণের হার: ২-৫°C/মিনিট (তাপীয় চাপের ফাটল এড়াতে)
• কাঁচামালের কণার আকার: Zn (১০০-২০০ জাল), Te (২০০-৩০০ জাল)
_____________________________________________
II. আধুনিক উন্নত প্রক্রিয়া (সলভোথার্মাল পদ্ধতি)
ন্যানোস্কেল ZnTe উৎপাদনের জন্য সলভোথার্মাল পদ্ধতি হল মূলধারার কৌশল, যা নিয়ন্ত্রণযোগ্য কণার আকার এবং কম শক্তি খরচের মতো সুবিধা প্রদান করে।
১. কাঁচামাল এবং দ্রাবক
• পূর্বসূরী: জিঙ্ক নাইট্রেট (Zn(NO₃)₂) এবং সোডিয়াম টেলুরাইট (Na₂TeO₃) অথবা টেলুরিয়াম পাউডার (Te)।
• হ্রাসকারী এজেন্ট: হাইড্রাজিন হাইড্রেট (N₂H₄·H₂O) অথবা সোডিয়াম বোরোহাইড্রাইড (NaBH₄)।
• দ্রাবক: ইথিলিনেডিয়ামিন (EDA) অথবা ডিআয়োনাইজড পানি (DI পানি)।
2. প্রক্রিয়া প্রবাহ
• ধাপ ১: পূর্বসূরী দ্রবীভূতকরণ
o নাড়াচাড়া করার সময় দ্রাবকে 1:1 মোলার অনুপাতে Zn(NO₃)₂ এবং Na₂TeO₃ দ্রবীভূত করুন।
• ধাপ ২: হ্রাস প্রতিক্রিয়া
o রিডুসিং এজেন্ট (যেমন, N₂H₄·H₂O) যোগ করুন এবং একটি উচ্চ-চাপের অটোক্লেভে সিল করুন।
o প্রতিক্রিয়ার অবস্থা:
তাপমাত্রা: ১৮০-২২০°C
সময়: ১২-২৪ ঘন্টা
চাপ: স্ব-উত্পাদিত (৩-৫ এমপিএ)
o বিক্রিয়ার সমীকরণ: Zn2++TeO32−+হ্রাসকারী এজেন্ট→ZnTe+উপজাত (যেমন, H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+হ্রাসকারী এজেন্ট→ZnTe+উপজাত (যেমন, H₂O, N₂)
• ধাপ ৩: চিকিৎসার পর
o পণ্যটি আলাদা করার জন্য সেন্ট্রিফিউজ, ইথানল এবং ডিআই জল দিয়ে 3-5 বার ধুয়ে ফেলুন।
o ভ্যাকুয়ামে শুকিয়ে নিন (৬০-৮০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ৪-৬ ঘন্টা)।
3. মূল পরামিতি
• পূর্বসূরী ঘনত্ব: ০.১–০.৫ মোল/লিটার
• pH নিয়ন্ত্রণ: 9–11 (ক্ষারীয় অবস্থা বিক্রিয়ার পক্ষে)
• কণার আকার নিয়ন্ত্রণ: দ্রাবক প্রকারের মাধ্যমে সামঞ্জস্য করুন (যেমন, EDA ন্যানোওয়্যার উৎপন্ন করে; জলীয় পর্যায়ে ন্যানো পার্টিকেল উৎপন্ন করে)।
_____________________________________________
III. অন্যান্য উন্নত প্রক্রিয়া
১. রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD)
• প্রয়োগ: পাতলা-ফিল্ম প্রস্তুতি (যেমন, সৌর কোষ)।
• পূর্বসূরী: ডাইথাইলজিংক (Zn(C₂H₅)₂) এবং ডাইথাইলটেলুরিয়াম (Te(C₂H₅)₂)।
• পরামিতি:
o জমা তাপমাত্রা: 350–450°C
o বাহক গ্যাস: H₂/Ar মিশ্রণ (প্রবাহ হার: 50–100 sccm)
o চাপ: ১০⁻²–১০⁻³ টর
2. যান্ত্রিক খাদ (বল মিলিং)
• বৈশিষ্ট্য: দ্রাবক-মুক্ত, নিম্ন-তাপমাত্রার সংশ্লেষণ।
• পরামিতি:
o বল-টু-পাউডার অনুপাত: ১০:১
o মিলিং সময়: ২০-৪০ ঘন্টা
o ঘূর্ণন গতি: 300-500 rpm
_____________________________________________
IV. মান নিয়ন্ত্রণ এবং চরিত্রায়ন
১. বিশুদ্ধতা বিশ্লেষণ: স্ফটিক কাঠামোর জন্য এক্স-রে বিবর্তন (XRD) (প্রধান শীর্ষ 2θ ≈25.3°)।
২. রূপবিদ্যা নিয়ন্ত্রণ: ন্যানো পার্টিকেল আকারের জন্য ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি (TEM) (সাধারণত: ১০-৫০ এনএম)।
৩. মৌলিক অনুপাত: শক্তি-বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি (EDS) অথবা ইন্ডাক্টিভলি কাপলড প্লাজমা মাস স্পেকট্রোমেট্রি (ICP-MS) Zn ≈1:1 নিশ্চিত করার জন্য।
_____________________________________________
V. নিরাপত্তা এবং পরিবেশগত বিবেচনা
১. বর্জ্য গ্যাস শোধন: ক্ষারীয় দ্রবণ (যেমন, NaOH) দিয়ে H₂Te শোষণ করুন।
২. দ্রাবক পুনরুদ্ধার: জৈব দ্রাবক (যেমন, EDA) পাতন মাধ্যমে পুনর্ব্যবহার করুন।
৩. প্রতিরক্ষামূলক ব্যবস্থা: গ্যাস মাস্ক (H₂Te সুরক্ষার জন্য) এবং ক্ষয়-প্রতিরোধী গ্লাভস ব্যবহার করুন।
_____________________________________________
ষষ্ঠ। প্রযুক্তিগত প্রবণতা
• সবুজ সংশ্লেষণ: জৈব দ্রাবকের ব্যবহার কমাতে জলীয়-পর্যায় ব্যবস্থা তৈরি করুন।
• ডোপিং পরিবর্তন: Cu, Ag, ইত্যাদি দিয়ে ডোপিং করে পরিবাহিতা বৃদ্ধি করুন।
• বৃহৎ পরিসরে উৎপাদন: কেজি-স্কেল ব্যাচ অর্জনের জন্য অবিচ্ছিন্ন-প্রবাহ চুল্লি গ্রহণ করুন।
পোস্টের সময়: মার্চ-২১-২০২৫