जिंक टेलुराइड (ZnTe), एक महत्त्वपूर्ण II-VI अर्धचालक सामग्री, इन्फ्रारेड पत्ता लगाउने, सौर्य कोषहरू, र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। न्यानो टेक्नोलोजी र हरियो रसायन विज्ञानमा हालैका प्रगतिहरूले यसको उत्पादनलाई अनुकूलित गरेको छ। तल हालको मुख्यधारा ZnTe उत्पादन प्रक्रियाहरू र परम्परागत विधिहरू र आधुनिक सुधारहरू सहित प्रमुख प्यारामिटरहरू छन्:
_______________________________________
I. परम्परागत उत्पादन प्रक्रिया (प्रत्यक्ष संश्लेषण)
१. कच्चा पदार्थको तयारी
• उच्च शुद्धता भएको जिंक (Zn) र टेलुरियम (Te): शुद्धता ≥९९.९९९% (५N ग्रेड), १:१ मोलर अनुपातमा मिसाइएको।
• सुरक्षात्मक ग्याँस: अक्सिडेशन रोक्नको लागि उच्च-शुद्धता आर्गन (Ar) वा नाइट्रोजन (N₂)।
२. प्रक्रिया प्रवाह
• चरण १: भ्याकुम पग्लने संश्लेषण
o क्वार्ट्ज ट्यूबमा Zn र Te पाउडर मिलाउनुहोस् र ≤10⁻³ Pa मा खाली गर्नुहोस्।
o तताउने कार्यक्रम: ५-१०°C/मिनेट देखि ५००-७००°C सम्म ताप्नुहोस्, ४-६ घण्टासम्म राख्नुहोस्।
o प्रतिक्रिया समीकरण: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• चरण २: एनिलिङ
o जालीको दोष कम गर्न कच्चा उत्पादनलाई ४००-५०० डिग्री सेल्सियसमा २-३ घण्टाको लागि एनिल गर्नुहोस्।
• चरण ३: कुचल्ने र चाल्ने
o बल्क सामग्रीलाई लक्षित कण आकारमा पीस्न बल मिल प्रयोग गर्नुहोस् (न्यानोस्केलको लागि उच्च-ऊर्जा बल मिलिङ)।
३. प्रमुख प्यारामिटरहरू
• तापक्रम नियन्त्रण शुद्धता: ±५°C
• चिसो हुने दर: २–५°C/मिनेट (थर्मल स्ट्रेस क्र्याकबाट बच्न)
• कच्चा पदार्थको कण आकार: Zn (१००–२०० मेष), Te (२००–३०० मेष)
_______________________________________
II. आधुनिक सुधारिएको प्रक्रिया (सोल्भोथर्मल विधि)
सोल्भोथर्मल विधि न्यानोस्केल ZnTe उत्पादन गर्ने मुख्यधारा प्रविधि हो, जसले नियन्त्रणयोग्य कण आकार र कम ऊर्जा खपत जस्ता फाइदाहरू प्रदान गर्दछ।
१. कच्चा पदार्थ र घोलकहरू
• पूर्ववर्तीहरू: जिंक नाइट्रेट (Zn(NO₃)₂) र सोडियम टेलुराइट (Na₂TeO₃) वा टेलुरियम पाउडर (Te)।
• कम गर्ने एजेन्टहरू: हाइड्राजिन हाइड्रेट (N₂H₄·H₂O) वा सोडियम बोरोहाइड्राइड (NaBH₄)।
• घोलकहरू: इथाइलेनेडियामाइन (EDA) वा विआयनीकृत पानी (DI पानी)।
२. प्रक्रिया प्रवाह
• चरण १: पूर्ववर्ती विघटन
o घोलकमा १:१ मोलर अनुपातमा Zn(NO₃)₂ र Na₂TeO₃ घोल्नुहोस्।
• चरण २: न्यूनीकरण प्रतिक्रिया
o रिड्युसिङ एजेन्ट (जस्तै, N₂H₄·H₂O) थप्नुहोस् र उच्च-दबाव अटोक्लेभमा सिल गर्नुहोस्।
o प्रतिक्रिया अवस्थाहरू:
तापक्रम: १८०–२२० डिग्री सेल्सियस
समय: १२-२४ घण्टा
चाप: स्व-उत्पन्न (३-५ MPa)
o प्रतिक्रिया समीकरण: Zn2++TeO32−+घटाउने एजेन्ट→ZnTe+उपउत्पादनहरू (जस्तै, H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+घटाउने एजेन्ट→ZnTe+उपउत्पादनहरू (जस्तै, H₂O, N₂)
• चरण ३: उपचार पछि
o उत्पादनलाई अलग गर्न सेन्ट्रीफ्यूज, इथेनॉल र DI पानीले ३-५ पटक धुनुहोस्।
o भ्याकुममा सुकाउनुहोस् (६०-८० डिग्री सेल्सियस तापक्रममा ४-६ घण्टा)।
३. प्रमुख प्यारामिटरहरू
• पूर्ववर्ती सांद्रता: ०.१–०.५ मोल/लिटर
• pH नियन्त्रण: ९–११ (क्षारीय अवस्थाले प्रतिक्रियालाई अनुकूल बनाउँछ)
• कण आकार नियन्त्रण: विलायक प्रकार मार्फत समायोजन गर्नुहोस् (जस्तै, EDA ले न्यानोवायर उत्पादन गर्छ; जलीय चरणले न्यानोपार्टिकल्स उत्पादन गर्छ)।
_______________________________________
III. अन्य उन्नत प्रक्रियाहरू
१. रासायनिक बाष्प निक्षेपण (CVD)
• प्रयोग: पातलो-फिल्म तयारी (जस्तै, सौर्य कोषहरू)।
• पूर्ववर्तीहरू: डाइथाइलजिङ्क (Zn(C₂H₅)₂) र डाइथाइलटेलुरियम (Te(C₂H₅)₂)।
• प्यारामिटरहरू:
o निक्षेपण तापमान: ३५०–४५०°C
o वाहक ग्यास: H₂/Ar मिश्रण (प्रवाह दर: ५०–१०० sccm)
o चाप: १०⁻²–१०⁻³ टोर
२. मेकानिकल एलोयिङ (बल मिलिङ)
• विशेषताहरू: विलायक-रहित, कम-तापमान संश्लेषण।
• प्यारामिटरहरू:
o बल-टु-पाउडर अनुपात: १०:१
o मिलिङ समय: २०-४० घण्टा
o घुम्ने गति: ३००–५०० आरपीएम
_______________________________________
IV. गुणस्तर नियन्त्रण र विशेषता निर्धारण
१. शुद्धता विश्लेषण: क्रिस्टल संरचनाको लागि एक्स-रे विवर्तन (XRD) (मुख्य शिखर २θ ≈२५.३° मा)।
२. मोर्फोलोजी नियन्त्रण: न्यानोपार्टिकल आकार (सामान्य: १०–५० एनएम) को लागि ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (TEM)।
३. तत्व अनुपात: Zn ≈१:१ पुष्टि गर्न ऊर्जा-विसारक एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) वा आगमनात्मक रूपमा जोडिएको प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (ICP-MS)।
_______________________________________
V. सुरक्षा र वातावरणीय विचारहरू
१. फोहोर ग्यास प्रशोधन: क्षारीय घोल (जस्तै, NaOH) को साथ H₂Te अवशोषित गर्नुहोस्।
२. विलायक पुनःप्राप्ति: आसवन मार्फत जैविक विलायकहरू (जस्तै, EDA) पुन: प्रयोग गर्नुहोस्।
३. सुरक्षात्मक उपायहरू: ग्यास मास्क (H₂Te सुरक्षाको लागि) र जंग प्रतिरोधी पन्जा प्रयोग गर्नुहोस्।
_______________________________________
VI. प्राविधिक प्रवृत्तिहरू
• हरियो संश्लेषण: जैविक विलायकको प्रयोग कम गर्न जलीय-चरण प्रणालीहरू विकास गर्नुहोस्।
• डोपिङ परिमार्जन: Cu, Ag, आदिसँग डोपिङ गरेर चालकता बढाउनुहोस्।
• ठूलो मात्रामा उत्पादन: किलोग्राम-स्केल ब्याचहरू प्राप्त गर्न निरन्तर-प्रवाह रिएक्टरहरू अपनाउनुहोस्।
पोस्ट समय: मार्च-२१-२०२५