Der 7N-Tellur-Reinigungsprozess kombiniert Zonenraffination und gerichtete Kristallisation. Wichtige Prozessdetails und -parameter sind unten aufgeführt:
1. Zonenveredelungsprozess
Gerätedesign
Mehrschichtige Ringzonen-Schmelzschiffchen: Durchmesser 300–500 mm, Höhe 50–80 mm, aus hochreinem Quarz oder Graphit.
Heizsystem: Halbkreisförmige Widerstandsspulen mit einer Temperaturregelgenauigkeit von ±0,5 °C und einer maximalen Betriebstemperatur von 850 °C.
Schlüsselparameter
Vakuum: durchgehend ≤1×10⁻³ Pa, um Oxidation und Verunreinigung zu verhindern.
Zonen-Bewegungsgeschwindigkeit: 2–5 mm/h (unidirektionale Rotation über Antriebswelle).
Temperaturgradient: 725±5°C an der Vorderseite der Schmelzzone, Abkühlung auf <500°C an der Hinterkante.
Bestanden: 10–15 Zyklen; Entfernungseffizienz >99,9 % für Verunreinigungen mit Segregationskoeffizienten <0,1 (z. B. Cu, Pb).
2. Gerichteter Kristallisationsprozess
Schmelzeaufbereitung
Material: 5N-Tellur, durch Zonenraffination gereinigt.
Schmelzbedingungen: Unter inertem Argongas (Reinheit ≥99,999 %) bei 500–520 °C mittels Hochfrequenz-Induktionsheizung geschmolzen.
Schmelzschutz: Hochreiner Graphitüberzug zur Unterdrückung der Verflüchtigung; Schmelzbadtiefe wird auf 80–120 mm gehalten.
Kristallisationskontrolle
Wachstumsrate: 1–3 mm/h bei einem vertikalen Temperaturgradienten von 30–50 °C/cm.
Kühlsystem: Wassergekühlter Kupferboden für forcierte Kühlung unten; Strahlungskühlung oben.
Verunreinigungsabsonderung: Fe, Ni und andere Verunreinigungen reichern sich nach 3–5 Umschmelzzyklen an den Korngrenzen an, wodurch die Konzentrationen auf ppb-Niveau sinken.
3. Kennzahlen zur Qualitätskontrolle
Parameter Standardwert Referenz
Endreinheit ≥99,99999 % (7N)
Gesamte metallische Verunreinigungen ≤0,1 ppm
Sauerstoffgehalt ≤5 ppm
Kristallorientierungsabweichung ≤2°
Spezifischer Widerstand (300 K) 0,1–0,3 Ω·cm
Prozessvorteile
Skalierbarkeit: Mehrschichtige Ringzonen-Schmelzschiffchen erhöhen die Chargenkapazität im Vergleich zu herkömmlichen Designs um das 3- bis 5-Fache.
Effizienz: Präzises Vakuum und Temperaturkontrolle ermöglichen hohe Entfernungsraten von Verunreinigungen.
Kristallqualität: Ultralangsame Wachstumsraten (<3 mm/h) gewährleisten eine geringe Versetzungsdichte und die Integrität des Einkristalls.
Dieses raffinierte 7N-Tellur ist für fortschrittliche Anwendungen wie Infrarotdetektoren, CdTe-Dünnschicht-Solarzellen und Halbleitersubstrate von entscheidender Bedeutung.
Referenzen:
bezeichnen experimentelle Daten aus Peer-Review-Studien zur Tellurreinigung.
Veröffentlichungszeit: 24. März 2025