Ցինկի տելուրիդը (ZnTe), II-VI կարևոր կիսահաղորդչային նյութ, լայնորեն օգտագործվում է ինֆրակարմիր հայտնաբերման, արևային բջիջների և օպտոէլեկտրոնային սարքերի մեջ։ Նանոտեխնոլոգիայի և կանաչ քիմիայի վերջին զարգացումները օպտիմալացրել են դրա արտադրությունը: Ստորև ներկայացված են ընթացիկ հիմնական ZnTe արտադրության գործընթացները և հիմնական պարամետրերը, ներառյալ ավանդական մեթոդները և ժամանակակից բարելավումները.
_____________________________________
I. Ավանդական արտադրության գործընթաց (ուղիղ սինթեզ)
1. Հումքի պատրաստում
• Բարձր մաքրության ցինկ (Zn) և թելուրիում (Te). Մաքրությունը ≥99,999% (5N աստիճան), խառնված 1:1 մոլային հարաբերակցությամբ:
• Պաշտպանիչ գազ. բարձր մաքրության արգոն (Ar) կամ ազոտ (N2) օքսիդացումը կանխելու համար:
2. Գործընթացի հոսք
• Քայլ 1. Վակուումային հալման սինթեզ
o Zn և Te փոշիները խառնել քվարցային խողովակի մեջ և տարհանել մինչև ≤10-3 Pa:
o Ջեռուցման ծրագիր. տաքացնել 5–10°C/րոպե ջերմաստիճանում մինչև 500–700°C, պահել 4–6 ժամ:
o Ռեակցիայի հավասարում:Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Քայլ 2. Կառուցում
o Հում արտադրանքը 400–500°C ջերմաստիճանում 2–3 ժամով զտեք՝ վանդակաճաղերի թերությունները նվազեցնելու համար:
• Քայլ 3. Մանրացում և մաղում
o Օգտագործեք գնդիկավոր աղաց՝ զանգվածային նյութը մանրացնելու համար մինչև նպատակային մասնիկների չափը (բարձր էներգիայի գնդային ֆրեզեր նանոմաշտաբի համար):
3. Հիմնական պարամետրեր
• Ջերմաստիճանի վերահսկման ճշգրտություն՝ ±5°C
• Սառեցման արագություն՝ 2–5°C/րոպե (ջերմային սթրեսային ճաքերից խուսափելու համար)
• Հումքի մասնիկի չափը՝ Zn (100–200 mesh), Te (200–300 mesh)
_____________________________________
II. Ժամանակակից բարելավված գործընթաց (լուծաջերմային մեթոդ)
Solvothermal մեթոդը նանոմաշտաբով ZnTe-ի արտադրության հիմնական մեթոդն է, որն առաջարկում է առավելություններ, ինչպիսիք են մասնիկների վերահսկելի չափը և էներգիայի ցածր սպառումը:
1. Հումք և լուծիչներ
• Պրեկուրսորներ՝ ցինկի նիտրատ (Zn(NO3)2) և նատրիումի տելուրիտ (Na2TeO3) կամ թելուրի փոշի (Te):
• Նվազեցնող նյութեր՝ հիդրազին հիդրատ (N2H4·H2O) կամ նատրիումի բորոհիդրիդ (NaBH4):
• Լուծիչներ՝ էթիլենդիամին (EDA) կամ դեիոնացված ջուր (DI ջուր):
2. Գործընթացի հոսք
• Քայլ 1. Նախածանցային տարրալուծում
o լուծիչում խառնելով լուծեք Zn(NO3)2 և Na2TeO3 1:1 մոլային հարաբերակցությամբ:
• Քայլ 2. Կրճատման ռեակցիա
o Ավելացրեք վերականգնող նյութը (օրինակ՝ N2H4·H2O) և փակեք բարձր ճնշման ավտոկլավի մեջ:
o Ռեակցիայի պայմանները.
Ջերմաստիճանը՝ 180–220°C
Ժամանակը՝ 12–24 ժամ
Ճնշում. ինքնուրույն ստեղծվող (3–5 ՄՊա)
o Ռեակցիայի հավասարումը.
• Քայլ 3. Հետբուժում
o Ցենտրիֆուգեք՝ արտադրանքը մեկուսացնելու համար, լվացեք 3-5 անգամ էթանոլով և DI ջրով:
o Չորացնել վակուումի տակ (60–80°C 4–6 ժամ):
3. Հիմնական պարամետրեր
• Պրեկուրսորի կոնցենտրացիան՝ 0,1–0,5 մոլ/լ
• pH հսկողություն՝ 9–11 (ալկալային պայմանները նպաստում են ռեակցիային)
• Մասնիկների չափի վերահսկում. Կարգավորեք լուծիչի տեսակի միջոցով (օրինակ՝ EDA-ն տալիս է նանոլարեր, ջրային փուլը՝ նանոմասնիկներ):
_____________________________________
III. Այլ առաջադեմ գործընթացներ
1. Քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD)
• Կիրառում. բարակ թաղանթի պատրաստում (օրինակ՝ արևային մարտկոցներ):
• Պրեկուրսորներ՝ դիէթիլցինկ (Zn(C2H5)2) և դիէթիլտելուրիում (Te(C2H5)2):
• Պարամետրեր.
o նստվածքի ջերմաստիճանը` 350–450°C
o կրող գազ՝ H2/Ar խառնուրդ (հոսքի արագությունը՝ 50–100 խմ)
o Ճնշում. 10⁻²–10⁻3 Torr
2. Մեխանիկական համաձուլվածք (գնդիկավոր ֆրեզեր)
• Առանձնահատկություններ՝ առանց լուծիչի, ցածր ջերմաստիճանի սինթեզ:
• Պարամետրեր.
o Գնդիկ-փոշի հարաբերակցությունը` 10:1
o Ֆրեզի ժամանակը՝ 20–40 ժամ
o Պտտման արագությունը՝ 300–500 rpm
_____________________________________
IV. Որակի վերահսկում և բնութագրում
1. Մաքրության վերլուծություն. ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիա (XRD) բյուրեղային կառուցվածքի համար (հիմնական գագաթնակետը 2θ ≈25.3°-ում):
2. Մորֆոլոգիայի հսկողություն. հաղորդման էլեկտրոնային մանրադիտակ (TEM) նանոմասնիկների չափի համար (սովորական՝ 10–50 նմ):
3. Տարրական հարաբերակցություն. Էներգա-ցրող ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիա (EDS) կամ ինդուկտիվ զուգակցված պլազմայի զանգվածային սպեկտրոմետրիա (ICP-MS) Zn ≈1:1 հաստատելու համար:
_____________________________________
V. Անվտանգության և բնապահպանական նկատառումներ
1. Թափոնների գազերի մաքրում. կլանել H2Te ալկալային լուծույթներով (օրինակ՝ NaOH):
2. Լուծիչների վերականգնում. Վերամշակեք օրգանական լուծիչները (օրինակ՝ EDA) թորման միջոցով:
3. Պաշտպանիչ միջոցներ. Օգտագործեք հակագազեր (H2T-ից պաշտպանվելու համար) և կոռոզիոն դիմացկուն ձեռնոցներ:
_____________________________________
VI. Տեխնոլոգիական միտումներ
• Կանաչ սինթեզ. Մշակել ջրային փուլային համակարգեր՝ օրգանական լուծիչների օգտագործումը նվազեցնելու համար:
• Դոպինգի ձևափոխում. Բարելավել հաղորդունակությունը՝ դոպինգով Cu, Ag և այլն:
• Լայնածավալ արտադրություն. կիրառեք շարունակական հոսքի ռեակտորներ՝ կգ-ի մասշտաբի խմբաքանակներ ձեռք բերելու համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ Մար-21-2025