II-VI ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುವಾದ ಝಿಂಕ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ (ZnTe) ಅನ್ನು ಅತಿಗೆಂಪು ಪತ್ತೆ, ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಹಸಿರು ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿನ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಅದರ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಿದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ಆಧುನಿಕ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ZnTe ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಮುಖ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಕೆಳಗೆ:
__________________________________________
I. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ (ನೇರ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ)
1. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ತಯಾರಿಕೆ
• ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಸತು (Zn) ಮತ್ತು ಟೆಲ್ಯುರಿಯಮ್ (Te): ಶುದ್ಧತೆ ≥99.999% (5N ದರ್ಜೆ), 1:1 ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಮಿಶ್ರಣ.
• ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಅನಿಲ: ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಆರ್ಗಾನ್ (Ar) ಅಥವಾ ಸಾರಜನಕ (N₂).
2. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹರಿವು
• ಹಂತ 1: ನಿರ್ವಾತ ಕರಗುವಿಕೆ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ
o ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆಯ ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿ Zn ಮತ್ತು Te ಪುಡಿಗಳನ್ನು ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡಿ ≤10⁻³ Pa ಗೆ ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸಿ.
o ತಾಪನ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮ: 5–10°C/ನಿಮಿಷದಿಂದ 500–700°C ವರೆಗೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿ, 4–6 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಹಿಡಿದುಕೊಳ್ಳಿ.
o ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಸಮೀಕರಣ: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• ಹಂತ 2: ಹದಗೊಳಿಸುವಿಕೆ
o ಜಾಲರಿ ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕಚ್ಚಾ ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು 400–500°C ನಲ್ಲಿ 2–3 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಬೆಂಕಿಯಲ್ಲಿ ಹಾಕಿ.
• ಹಂತ 3: ಪುಡಿ ಮಾಡುವುದು ಮತ್ತು ಜರಡಿ ಹಿಡಿಯುವುದು
o ಬೃಹತ್ ವಸ್ತುವನ್ನು ಗುರಿ ಕಣದ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ಪುಡಿ ಮಾಡಲು ಬಾಲ್ ಗಿರಣಿಯನ್ನು ಬಳಸಿ (ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್‌ಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಬಾಲ್ ಮಿಲ್ಲಿಂಗ್).
3. ಪ್ರಮುಖ ನಿಯತಾಂಕಗಳು
• ತಾಪಮಾನ ನಿಯಂತ್ರಣ ನಿಖರತೆ: ±5°C
• ತಂಪಾಗಿಸುವ ದರ: 2–5°C/ನಿಮಿಷ (ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡದ ಬಿರುಕುಗಳನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು)
• ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಕಣಗಳ ಗಾತ್ರ: Zn (100–200 ಜಾಲರಿ), Te (200–300 ಜಾಲರಿ)
__________________________________________
II. ಆಧುನಿಕ ಸುಧಾರಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ (ದ್ರಾವಕ ಉಷ್ಣ ವಿಧಾನ)
ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ZnTe ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸಾಲ್ವೊಥರ್ಮಲ್ ವಿಧಾನವು ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ತಂತ್ರವಾಗಿದ್ದು, ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಕಣಗಳ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯಂತಹ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.
1. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ದ್ರಾವಕಗಳು
• ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳು: ಸತು ನೈಟ್ರೇಟ್ (Zn(NO₃)₂) ಮತ್ತು ಸೋಡಿಯಂ ಟೆಲ್ಯುರೈಟ್ (Na₂TeO₃) ಅಥವಾ ಟೆಲ್ಯುರಿಯಮ್ ಪುಡಿ (Te).
• ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳು: ಹೈಡ್ರಾಜಿನ್ ಹೈಡ್ರೇಟ್ (N₂H₄·H₂O) ಅಥವಾ ಸೋಡಿಯಂ ಬೊರೊಹೈಡ್ರೈಡ್ (NaBH₄).
• ದ್ರಾವಕಗಳು: ಎಥಿಲೀನೆಡಿಯಾಮೈನ್ (EDA) ಅಥವಾ ಅಯಾನೀಕರಿಸಿದ ನೀರು (DI ನೀರು).
2. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹರಿವು
• ಹಂತ 1: ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ವಿಸರ್ಜನೆ
o ದ್ರಾವಕದಲ್ಲಿ 1:1 ಮೋಲಾರ್ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ Zn(NO₃)₂ ಮತ್ತು Na₂TeO₃ ಅನ್ನು ಕಲಕುತ್ತಾ ಕರಗಿಸಿ.
• ಹಂತ 2: ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ
o ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಏಜೆಂಟ್ ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿ (ಉದಾ. N₂H₄·H₂O) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದ ಆಟೋಕ್ಲೇವ್‌ನಲ್ಲಿ ಮುಚ್ಚಿ.
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು:
ತಾಪಮಾನ: 180–220°C
ಸಮಯ: 12–24 ಗಂಟೆಗಳು
ಒತ್ತಡ: ಸ್ವಯಂ-ರಚಿತ (3–5 MPa)
o ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಸಮೀಕರಣ: Zn2++TeO32−+ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್→ZnTe+ಉಪಉತ್ಪನ್ನಗಳು (ಉದಾ. H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್→ZnTe+ಉಪಉತ್ಪನ್ನಗಳು (ಉದಾ. H₂O, N₂)
• ಹಂತ 3: ಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ನಂತರ
o ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಸೆಂಟ್ರಿಫ್ಯೂಜ್, ಎಥೆನಾಲ್ ಮತ್ತು DI ನೀರಿನಿಂದ 3–5 ಬಾರಿ ತೊಳೆಯಿರಿ.
o ನಿರ್ವಾತದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಿ (60–80°C ನಲ್ಲಿ 4–6 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ).
3. ಪ್ರಮುಖ ನಿಯತಾಂಕಗಳು
• ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಸಾಂದ್ರತೆ: 0.1–0.5 mol/L
• pH ನಿಯಂತ್ರಣ: 9–11 (ಕ್ಷಾರೀಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿವೆ)
• ಕಣದ ಗಾತ್ರ ನಿಯಂತ್ರಣ: ದ್ರಾವಕ ಪ್ರಕಾರದ ಮೂಲಕ ಹೊಂದಿಸಿ (ಉದಾ, EDA ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ; ಜಲೀಯ ಹಂತವು ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ).
__________________________________________
III. ಇತರ ಮುಂದುವರಿದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು
1. ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (CVD)
• ಅನ್ವಯ: ತೆಳುವಾದ ಪದರ ತಯಾರಿಕೆ (ಉದಾ. ಸೌರ ಕೋಶಗಳು).
• ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳು: ಡೈಈಥೈಲ್ ಸತು (Zn(C₂H₅)₂) ಮತ್ತು ಡೈಈಥೈಲ್ ಟೆಲ್ಯುರಿಯಮ್ (Te(C₂H₅)₂).
• ನಿಯತಾಂಕಗಳು:
o ಶೇಖರಣಾ ತಾಪಮಾನ: 350–450°C
o ವಾಹಕ ಅನಿಲ: H₂/Ar ಮಿಶ್ರಣ (ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ: 50–100 sccm)
o ಒತ್ತಡ: 10⁻²–10⁻³ ಟಾರ್
2. ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮಿಶ್ರಲೋಹ (ಚೆಂಡು ಗಿರಣಿ)
• ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳು: ದ್ರಾವಕ-ಮುಕ್ತ, ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ.
• ನಿಯತಾಂಕಗಳು:
o ಚೆಂಡು-ಪುಡಿ ಅನುಪಾತ: 10:1
o ಮಿಲ್ಲಿಂಗ್ ಸಮಯ: 20–40 ಗಂಟೆಗಳು
o ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ವೇಗ: 300–500 rpm
__________________________________________
IV. ಗುಣಮಟ್ಟ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು
1. ಶುದ್ಧತೆಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ: ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಗಾಗಿ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (XRD) (2θ ≈25.3° ನಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯ ಶಿಖರ).
2. ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ನಿಯಂತ್ರಣ: ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ಪ್ರಸರಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (TEM) (ವಿಶಿಷ್ಟ: 10–50 nm).
3. ಧಾತುರೂಪದ ಅನುಪಾತ: Zn ≈1:1 ಅನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸಲು ಶಕ್ತಿ-ಪ್ರಸರಣ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (EDS) ಅಥವಾ ಇಂಡಕ್ಟಿವ್ಲಿ ಕಪಲ್ಡ್ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಮಾಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಟ್ರಿ (ICP-MS).
__________________________________________
V. ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಪರಿಗಣನೆಗಳು
1. ತ್ಯಾಜ್ಯ ಅನಿಲ ಸಂಸ್ಕರಣೆ: ಕ್ಷಾರೀಯ ದ್ರಾವಣಗಳೊಂದಿಗೆ H₂Te ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಿ (ಉದಾ. NaOH).
2. ದ್ರಾವಕ ಚೇತರಿಕೆ: ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸುವಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳನ್ನು (ಉದಾ, EDA) ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಿ.
3. ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಕ್ರಮಗಳು: ಗ್ಯಾಸ್ ಮಾಸ್ಕ್‌ಗಳು (H₂Te ರಕ್ಷಣೆಗಾಗಿ) ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕ ಕೈಗವಸುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ.
__________________________________________
VI. ತಾಂತ್ರಿಕ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು
• ಹಸಿರು ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ: ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಜಲೀಯ-ಹಂತದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿ.
• ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾರ್ಪಾಡು: Cu, Ag, ಇತ್ಯಾದಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿ.
• ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಉತ್ಪಾದನೆ: ಕೆಜಿ-ಪ್ರಮಾಣದ ಬ್ಯಾಚ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ನಿರಂತರ-ಹರಿವಿನ ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ.
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಮಾರ್ಚ್-21-2025