Sinktellúríð (ZnTe), mikilvægt II-VI hálfleiðara efni, er mikið notað í innrauða uppgötvun, sólarsellur og sjóntækjabúnað. Nýlegar framfarir í nanótækni og grænni efnafræði hafa hagrætt framleiðslu þess. Hér að neðan eru núverandi almennu ZnTe framleiðsluferli og lykilbreytur, þar á meðal hefðbundnar aðferðir og nútíma endurbætur:
__________________________________
I. Hefðbundið framleiðsluferli (bein myndun)
1. Hráefnisundirbúningur
• Háhreint sink (Zn) og tellúr (Te): Hreinleiki ≥99,999% (5N einkunn), blandað í 1:1 mólhlutfalli.
• Hlífðargas: Háhreint argon (Ar) eða köfnunarefni (N₂) til að koma í veg fyrir oxun.
2. Ferlisflæði
• Skref 1: Vacuum Melting Synthesis
o Blandið Zn og Te dufti í kvarsrör og lofttæmið í ≤10⁻³ Pa.
o Upphitunarprógramm: Hitið við 5–10°C/mín í 500–700°C, haldið í 4–6 klst.
o Viðbragðsjafna:Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Skref 2: Hreinsun
o Hreinsaðu hráafurðina við 400–500°C í 2–3 klukkustundir til að draga úr grindargalla.
• Skref 3: Mylja og sigta
o Notaðu kúlumylla til að mala lausaefnið að markagnastærð (háorkukúlamölun fyrir nanóskala).
3. Lykilfæribreytur
• Nákvæmni hitastýringar: ±5°C
• Kælihraði: 2–5°C/mín (til að forðast sprungur í hitauppstreymi)
• Kornastærð hráefnis: Zn (100–200 möskva), Te (200–300 möskva)
__________________________________
II. Nútíma endurbætt ferli (Solvothermal Method)
Solvothermal aðferðin er almenn tækni til að framleiða ZnTe á nanóskala, sem býður upp á kosti eins og stjórnanlega kornastærð og litla orkunotkun.
1. Hráefni og leysiefni
• Forefni: Sinknítrat (Zn(NO₃)₂) og natríumtellúrít (Na₂TeO₃) eða tellúrduft (Te).
• Afoxunarefni: Hýdrasínhýdrat (N₂H₄·H₂O) eða natríumbórhýdríð (NaBH₄).
• Leysir: Etýlendiamín (EDA) eða afjónað vatn (DI vatn).
2. Ferlisflæði
• Skref 1: Upplausn undanfara
o Leysið Zn(NO₃)₂ og Na₂TeO₃ upp í 1:1 mólhlutfalli í leysinum undir hræringu.
• Skref 2: Minnkunarviðbrögð
o Bætið afoxunarefninu út í (td N₂H₄·H₂O) og innsiglið í háþrýstiautoclave.
o Viðbragðsskilyrði:
Hiti: 180–220°C
Tími: 12–24 klst
Þrýstingur: Sjálfmyndað (3–5 MPa)
o Hvarfjafna: Zn2++TeO32−+Afoxunarefni→ZnTe+Aukaafurðir (td H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+Afoxunarefni→ZnTe+Aukaafurðir (td H₂O, N₂)
• Skref 3: Eftirmeðferð
o Miðflótta til að einangra vöruna, þvo 3-5 sinnum með etanóli og DI vatni.
o Þurrkaðu undir lofttæmi (60–80°C í 4–6 klukkustundir).
3. Lykilfæribreytur
• Styrkur forefnis: 0,1–0,5 mól/L
• pH-stjórnun: 9–11 (basísk skilyrði stuðla að viðbrögðum)
• Kornastærðarstýring: Stilla með leysigerð (td EDA gefur nanóvíra; vatnsfasinn gefur af sér nanóagnir).
__________________________________
III. Aðrir háþróaðir ferli
1. Chemical Vapor Deposition (CVD)
• Notkun: Þunnfilmuundirbúningur (td sólarsellur).
• Forefni: Díetýlsink (Zn(C₂H₅)₂) og díetýltellúr (Te(C₂H₅)₂).
• Færibreytur:
o Útfellingarhiti: 350–450°C
o Flutningsgas: H₂/Ar blanda (rennsli: 50–100 sccm)
o Þrýstingur: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. Vélræn álfelgur (kúlu mölun)
• Eiginleikar: Leysilaus, lághitamyndun.
• Færibreytur:
o Hlutfall bolta og púðurs: 10:1
o Mölunartími: 20–40 klst
o Snúningshraði: 300–500 snúninga á mínútu
__________________________________
IV. Gæðaeftirlit og einkenni
1. Hreinleikagreining: Röntgengeislun (XRD) fyrir kristalbyggingu (aðal toppur við 2θ ≈25,3°).
2. Formfræðistýring: Sendingarrafeindasmásjárskoðun (TEM) fyrir nanókornastærð (dæmigert: 10–50 nm).
3. Frumefnahlutfall: Orkudreifandi röntgengreining (EDS) eða inductively coupled plasma mass spectrometrie (ICP-MS) til að staðfesta Zn ≈1:1.
__________________________________
V. Öryggis- og umhverfissjónarmið
1. Meðhöndlun úrgangslofttegunda: Gleyptu H₂Te með basískum lausnum (td NaOH).
2. Endurheimt leysiefna: Endurvinna lífræn leysiefni (td EDA) með eimingu.
3. Varnarráðstafanir: Notaðu gasgrímur (fyrir H₂Te vörn) og tæringarþolna hanska.
__________________________________
VI. Tækniþróun
• Græn nýmyndun: Þróaðu vatnsfasakerfi til að draga úr notkun lífrænna leysiefna.
• Lyfjabreyting: Auka leiðni með lyfjanotkun með Cu, Ag o.fl.
• Stórframleiðsla: Taktu upp kjarnaofna með stöðugu flæði til að ná fram lotum í kg-skala.
Pósttími: 21. mars 2025