جزئیات فرآیند رشد و تصفیه کریستال تلوریوم 7N با پارامترهای فنی

فرآیند تصفیه تلوریم 7N ترکیبی از فناوری‌های پالایش منطقه و تبلور جهت‌دار است. جزئیات و پارامترهای کلیدی فرآیند در زیر مشخص شده است:

1. فرآیند پالایش منطقه
طراحی تجهیزات

قایق های ذوب ناحیه حلقوی چندلایه: قطر 300-500 میلی متر، ارتفاع 50-80 میلی متر، ساخته شده از کوارتز یا گرافیت با خلوص بالا.
‌سیستم گرمایشی: کویل‌های مقاومتی نیمه‌دایره‌ای با دقت کنترل دما ± ۰.۵ درجه سانتی‌گراد و حداکثر دمای عملیاتی ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد.
پارامترهای کلیدی

جاروبرقی: ≤1×10-3 Pa برای جلوگیری از اکسیداسیون و آلودگی.
‌سرعت سفر منطقه‌ای: ۲ تا ۵ میلی‌متر در ساعت (چرخش یک طرفه از طریق محور محرک).
شیب دما: 5±725 درجه سانتی گراد در قسمت جلویی منطقه مذاب، خنک شدن تا <500 درجه سانتی گراد در لبه عقب.
پاس‌ها: 10-15 سیکل. راندمان حذف بیش از 99.9 درصد برای ناخالصی های با ضرایب تفکیک <0.1 (به عنوان مثال، مس، سرب).
2. فرآیند تبلور جهت دار
آماده سازی ذوب

‌مواد: تلوریم 5N که از طریق پالایش منطقه ای خالص سازی شده است.
شرایط ذوب: تحت گاز خنثی Ar (خوص 99.999 درصد) در دمای 500 تا 520 درجه سانتیگراد با استفاده از گرمایش القایی با فرکانس بالا ذوب می شود.
محافظت از ذوب: پوشش گرافیت با خلوص بالا برای سرکوب تبخیر. عمق استخر مذاب در 80-120 میلی متر حفظ می شود.
کنترل کریستالیزاسیون

سرعت رشد: 1 تا 3 میلی‌متر در ساعت با گرادیان دمایی عمودی 30 تا 50 درجه سانتی‌گراد بر سانتی‌متر.
‌سیستم خنک‌کننده: پایه مسی آب خنک برای خنک‌کردن اجباری کف؛ خنک کننده تابشی در بالا
جداسازی ناخالصی‌ها: آهن، نیکل و سایر ناخالصی‌ها در مرز دانه‌ها پس از 3 تا 5 دوره ذوب مجدد غنی می‌شوند و غلظت‌ها را تا سطح ppb کاهش می‌دهند.
3. معیارهای کنترل کیفیت
مرجع مقدار استاندارد پارامتر
خلوص نهایی ≥99.99999٪ (7N)
مجموع ناخالصی های فلزی ≤0.1 ppm
محتوای اکسیژن ≤5 ppm
انحراف جهت کریستال ≤2 درجه
مقاومت (300 K) 0.1-0.3 Ω·cm
مزایای فرآیند
مقیاس پذیری: قایق های ذوب حلقوی چند لایه ظرفیت دسته ای را در مقایسه با طرح های معمولی 3-5× افزایش می دهند.
راندمان: خلاء دقیق و کنترل حرارتی، نرخ بالای حذف ناخالصی را ممکن می‌سازد.
‌کیفیت کریستال: سرعت رشد بسیار آهسته (<3 میلی‌متر در ساعت) چگالی کم دررفتگی و یکپارچگی تک کریستالی را تضمین می‌کند.
این تلوریوم 7N تصفیه شده برای کاربردهای پیشرفته از جمله آشکارسازهای مادون قرمز، سلول های خورشیدی لایه نازک CdTe و بسترهای نیمه هادی حیاتی است.

مراجع:
نشان دهنده داده های تجربی از مطالعات همتا بررسی شده در مورد تصفیه تلوریوم است.