Цинк телурид (ZnTe), важен II-VI полупроводнички материјал, широко се користи во инфрацрвено детекција, соларни ќелии и оптоелектронски уреди. Неодамнешните достигнувања во нанотехнологијата и зелената хемија го оптимизираа неговото производство. Подолу се дадени тековните мејнстрим производствени процеси на ZnTe и клучните параметри, вклучувајќи ги традиционалните методи и современите подобрувања:
____________________________________
I. Традиционален производствен процес (директна синтеза)
1. Подготовка на суровини
• Цинк (Zn) и телуриум (Te) со висока чистота: Чистота ≥99,999% (одделение 5N), измешани во моларен сооднос 1:1.
• Заштитен гас: Аргон со висока чистота (Ar) или азот (N2) за да се спречи оксидација.
2. Процесен тек
• Чекор 1: Синтеза на топење во вакуум
o Измешајте ги прашокот Zn и Te во кварцна цевка и евакуирајте до ≤10-3 Pa.
o Програма за загревање: Загрејте на 5–10°C/мин до 500–700°C, држете 4–6 часа.
o Равенка на реакција: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Чекор 2: Греење
o Греете го суровиот производ на 400–500°C 2–3 часа за да ги намалите дефектите на решетката.
• Чекор 3: дробење и просејување
o Користете топчеста мелница за мелење на најголемиот материјал до целната големина на честички (високо-енергетско мелење со топчиња за наноскала).
3. Клучни параметри
• Точност на контрола на температурата: ±5°C
• Стапка на ладење: 2–5°C/мин (за да се избегнат пукнатини од термички стрес)
• Големина на честички на суровина: Zn (100–200 mesh), Te (200–300 mesh)
____________________________________
II. Современ подобрен процес (солвотермички метод)
Солвотермалниот метод е мејнстрим техника за производство на ZnTe во нано размери, нудејќи предности како што се контролирана големина на честички и мала потрошувачка на енергија.
1. Суровини и растворувачи
• Прекурсори: Цинк нитрат (Zn(NO3)2) и натриум телурит (Na2TeO3) или телуриум во прав (Te).
• Средства за намалување: хидразин хидрат (N2H4·H2O) или натриум борохидрид (NaBH4).
• Растворувачи: етилендиамин (EDA) или дејонизирана вода (DI вода).
2. Процесен тек
• Чекор 1: Распуштање на претходник
o Растворете Zn(NO3)2 и Na2TeO3 во моларен сооднос 1:1 во растворувачот под мешање.
• Чекор 2: Редукција на реакција
o Додадете го средството за редукција (на пример, N2H4·H2O) и затворете го во автоклав под висок притисок.
o Услови на реакција:
Температура: 180–220°C
Време: 12–24 часа
Притисок: само-генериран (3–5 MPa)
o Равенка за реакција: Zn2++TeO32−+Редукционо средство→ZnTe+Нуспроизводи (на пр. H2O, N2)Zn2++TeO32−+Редукционо средство→ZnTe+Нуспроизводи (на пр. H2O, N2)
• Чекор 3: Пост-третман
o Центрифугирајте за да го изолирате производот, измијте 3–5 пати со етанол и DI вода.
o Се суши под вакуум (60–80°C за 4–6 часа).
3. Клучни параметри
• Концентрација на прекурсори: 0,1–0,5 mol/L
• Контрола на pH: 9–11 (алкалните услови ја фаворизираат реакцијата)
• Контрола на големината на честичките: Прилагодете се преку типот на растворувач (на пр. EDA дава наножици; водната фаза дава наночестички).
____________________________________
III. Други напредни процеси
1. Хемиско таложење на пареа (CVD)
• Примена: Подготовка за тенок филм (на пр. соларни ќелии).
• Прекурсори: диетилцинк (Zn(C2H5)2) и диетилтеллуриум (Te(C2H5)2).
• Параметри:
o Температура на таложење: 350–450°C
o Носечки гас: мешавина H2/Ar (проток: 50–100 sccm)
o Притисок: 10-2-10-3 Тор
2. Механичко легирање (глодање со топчиња)
• Карактеристики: Синтеза на ниски температури без растворувачи.
• Параметри:
o Сооднос топка-прав: 10:1
o Време на мелење: 20–40 часа
o Брзина на ротација: 300–500 вртежи во минута
____________________________________
IV. Контрола на квалитет и карактеризација
1. Анализа на чистота: Дифракција на Х-зраци (XRD) за кристалната структура (главен врв на 2θ ≈25,3°).
2. Морфолошка контрола: Електронска микроскопија за пренос (TEM) за големина на наночестички (типично: 10–50 nm).
3. Елементарен сооднос: Енергетско-дисперзивна спектроскопија на Х-зраци (EDS) или индуктивно поврзана масена спектрометрија на плазмата (ICP-MS) за да се потврди Zn ≈1:1.
____________________________________
V. Безбедносни и еколошки размислувања
1. Третман на отпадни гасови: Апсорбирајте H2Te со алкални раствори (на пример, NaOH).
2. Обновување на растворувачи: Рециклирајте органски растворувачи (на пример, EDA) преку дестилација.
3. Заштитни мерки: Користете гас-маски (за заштита од H2Te) и ракавици отпорни на корозија.
____________________________________
VI. Технолошки трендови
• Зелена синтеза: Развијте системи во водена фаза за да се намали употребата на органски растворувачи.
• Допинг модификација: Подобрете ја спроводливоста со допинг со Cu, Ag, итн.
• Производство во големи размери: Прифатете реактори со континуиран проток за да постигнете серии во размер од kg.
Време на објавување: Мар-21-2025