जिंक टेल्यूराइड (ZnTe), एक महत्वपूर्ण II-VI अर्धचालक पदार्थ है, जिसका व्यापक रूप से इन्फ्रारेड डिटेक्शन, सौर सेल और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है। नैनोटेक्नोलॉजी और ग्रीन केमिस्ट्री में हाल की प्रगति ने इसके उत्पादन को अनुकूलित किया है। नीचे पारंपरिक तरीकों और आधुनिक सुधारों सहित वर्तमान मुख्यधारा ZnTe उत्पादन प्रक्रियाएँ और प्रमुख पैरामीटर दिए गए हैं:
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I. पारंपरिक उत्पादन प्रक्रिया (प्रत्यक्ष संश्लेषण)
1. कच्चे माल की तैयारी
• उच्च शुद्धता वाला जिंक (Zn) और टेल्यूरियम (Te): शुद्धता ≥99.999% (5N ग्रेड), 1:1 मोलर अनुपात में मिश्रित।
• सुरक्षात्मक गैस: ऑक्सीकरण को रोकने के लिए उच्च शुद्धता वाला आर्गन (Ar) या नाइट्रोजन (N₂)।
2. प्रक्रिया प्रवाह
• चरण 1: वैक्यूम पिघलने संश्लेषण
o एक क्वार्ट्ज ट्यूब में Zn और Te पाउडर मिलाएं और ≤10⁻³ Pa तक खाली करें।
o हीटिंग प्रोग्राम: 5-10°C/मिनट से 500-700°C तक गर्म करें, 4-6 घंटे तक रखें।
o प्रतिक्रिया समीकरण:Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• चरण 2: एनीलिंग
o जाली दोष को कम करने के लिए कच्चे उत्पाद को 400-500 डिग्री सेल्सियस पर 2-3 घंटे तक गर्म करें।
• चरण 3: कुचलना और छानना
o थोक सामग्री को लक्ष्य कण आकार तक पीसने के लिए बॉल मिल का उपयोग करें (नैनोस्केल के लिए उच्च ऊर्जा बॉल मिलिंग)।
3. मुख्य पैरामीटर
• तापमान नियंत्रण सटीकता: ±5°C
• शीतलन दर: 2–5°C/मिनट (तापीय तनाव दरारों से बचने के लिए)
• कच्चे माल के कण का आकार: Zn (100–200 मेश), Te (200–300 मेश)
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II. आधुनिक उन्नत प्रक्रिया (सोल्वोथर्मल विधि)
सोल्वोथर्मल विधि नैनोस्केल ZnTe के उत्पादन के लिए मुख्य तकनीक है, जो नियंत्रण योग्य कण आकार और कम ऊर्जा खपत जैसे लाभ प्रदान करती है।
1. कच्चा माल और विलायक
• पूर्ववर्ती: जिंक नाइट्रेट (Zn(NO₃)₂) और सोडियम टेल्यूराइट (Na₂TeO₃) या टेल्यूरियम पाउडर (Te)।
• अपचायक एजेंट: हाइड्राजीन हाइड्रेट (N₂H₄·H₂O) या सोडियम बोरोहाइड्राइड (NaBH₄)।
• विलायक: एथिलीनडायमाइन (EDA) या विआयनीकृत जल (DI जल)।
2. प्रक्रिया प्रवाह
• चरण 1: प्रीकर्सर विघटन
o Zn(NO₃)₂ और Na₂TeO₃ को 1:1 मोलर अनुपात में हिलाते हुए विलायक में घोलें।
• चरण 2: अपचयन अभिक्रिया
o अपचायक एजेंट (जैसे, N₂H₄·H₂O) डालें और उच्च दबाव वाले आटोक्लेव में सील कर दें।
o प्रतिक्रिया की स्थितियाँ:
तापमान: 180–220°C
समय: 12–24 घंटे
दबाव: स्व-उत्पन्न (3-5 एमपीए)
o प्रतिक्रिया समीकरण:Zn2++TeO32−+अपचायक कारक→ZnTe+उपोत्पाद (जैसे, H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+अपचायक कारक→ZnTe+उपोत्पाद (जैसे, H₂O, N₂)
• चरण 3: उपचार के बाद
o उत्पाद को अलग करने के लिए सेंट्रीफ्यूज करें, इथेनॉल और डीआई पानी से 3-5 बार धोएं।
o वैक्यूम में सुखाएं (4-6 घंटों के लिए 60-80°C)।
3. मुख्य पैरामीटर
• प्रीकर्सर सांद्रता: 0.1–0.5 मोल/एल
• पीएच नियंत्रण: 9–11 (क्षारीय स्थितियाँ प्रतिक्रिया के लिए अनुकूल होती हैं)
• कण आकार नियंत्रण: विलायक प्रकार के माध्यम से समायोजित करें (उदाहरण के लिए, ईडीए नैनोवायर उत्पन्न करता है; जलीय चरण नैनोकण उत्पन्न करता है)।
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III. अन्य उन्नत प्रक्रियाएँ
1. रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी)
• अनुप्रयोग: पतली फिल्म की तैयारी (जैसे, सौर सेल)।
• पूर्ववर्ती: डाइएथिलज़िंक (Zn(C₂H₅)₂) और डाइएथिलटेल्यूरियम (Te(C₂H₅)₂).
• पैरामीटर:
o जमाव तापमान: 350–450°C
o वाहक गैस: H₂/Ar मिश्रण (प्रवाह दर: 50–100 sccm)
o दबाव: 10⁻²–10⁻³ टॉर
2. मैकेनिकल मिश्र धातु (बॉल मिलिंग)
• विशेषताएं: विलायक-मुक्त, कम तापमान संश्लेषण।
• पैरामीटर:
o बॉल-टू-पाउडर अनुपात: 10:1
o मिलिंग समय: 20–40 घंटे
o घूर्णन गति: 300–500 आरपीएम
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IV. गुणवत्ता नियंत्रण और लक्षण वर्णन
1. शुद्धता विश्लेषण: क्रिस्टल संरचना के लिए एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) (2θ ≈25.3° पर मुख्य शिखर)।
2. आकृति विज्ञान नियंत्रण: नैनोकण आकार के लिए ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM) (विशिष्ट: 10-50 एनएम)।
3. तत्व अनुपात: Zn ≈1:1 की पुष्टि के लिए ऊर्जा-फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) या प्रेरक युग्मित प्लाज्मा द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री (ICP-MS)।
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V. सुरक्षा और पर्यावरण संबंधी विचार
1. अपशिष्ट गैस उपचार: क्षारीय विलयनों (जैसे, NaOH) के साथ H₂Te को अवशोषित करें।
2. विलायक पुनर्प्राप्ति: आसवन के माध्यम से कार्बनिक विलायकों (जैसे, EDA) का पुनर्चक्रण करें।
3. सुरक्षात्मक उपाय: गैस मास्क (H₂Te से सुरक्षा के लिए) और संक्षारण प्रतिरोधी दस्ताने का उपयोग करें।
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VI. तकनीकी रुझान
• हरित संश्लेषण: कार्बनिक विलायक के उपयोग को कम करने के लिए जलीय-चरण प्रणालियां विकसित करना।
• डोपिंग संशोधन: Cu, Ag, आदि के साथ डोपिंग करके चालकता बढ़ाएं।
• बड़े पैमाने पर उत्पादन: किलोग्राम-पैमाने के बैचों को प्राप्त करने के लिए निरंतर प्रवाह रिएक्टरों को अपनाएं।
पोस्ट करने का समय: मार्च-21-2025