O processo de purificação de telúrio 7N combina tecnologias de refino por zona e cristalização direcional. Os principais detalhes e parâmetros do processo são descritos abaixo:
1. Processo de Refino de Zona
Projeto de Equipamentos
Barcos de fusão de zona anular multicamadas: Diâmetro 300–500 mm, altura 50–80 mm, feitos de quartzo ou grafite de alta pureza.
Sistema de aquecimento: Bobinas resistivas semicirculares com precisão de controle de temperatura de ±0,5°C e temperatura máxima de operação de 850°C.
Parâmetros-chave
Vácuo: ≤1×10⁻³ Pa para evitar oxidação e contaminação.
Velocidade de deslocamento da zona: 2–5 mm/h (rotação unidirecional via eixo de transmissão).
Gradiente de temperatura: 725±5°C na frente da zona fundida, resfriando até <500°C na borda de fuga.
Passagens: 10–15 ciclos; eficiência de remoção >99,9% para impurezas com coeficientes de segregação <0,1 (por exemplo, Cu, Pb).
2. Processo de Cristalização Direcional
Preparação para fusão
Material: telúrio 5N purificado por refino de zona.
Condições de fusão: Derretido sob gás Ar inerte (pureza ≥99,999%) a 500–520°C usando aquecimento por indução de alta frequência.
Proteção contra fusão: cobertura de grafite de alta pureza para suprimir a volatilização; profundidade da poça de fusão mantida em 80–120 mm.
Controle de Cristalização
Taxa de crescimento: 1–3 mm/h com gradiente vertical de temperatura de 30–50°C/cm.
Sistema de resfriamento: Base de cobre resfriada a água para resfriamento forçado na parte inferior; resfriamento radiativo na parte superior.
Segregação de impurezas: Fe, Ni e outras impurezas são enriquecidas nos contornos dos grãos após 3 a 5 ciclos de refusão, reduzindo as concentrações para níveis de ppb.
3. Métricas de Controle de Qualidade
Referência de valor padrão do parâmetro
Pureza final ≥99,99999% (7N)
Impurezas metálicas totais ≤0,1 ppm
Conteúdo de oxigênio ≤5 ppm
Desvio de orientação do cristal ≤2°
Resistividade (300 K) 0,1–0,3 Ω·cm
Vantagens do Processo
Escalabilidade: Os barcos de fusão de zona anular multicamadas aumentam a capacidade do lote em 3 a 5 vezes em comparação aos projetos convencionais.
Eficiência: O vácuo preciso e o controle térmico permitem altas taxas de remoção de impurezas.
Qualidade do cristal: taxas de crescimento ultralentas (<3 mm/h) garantem baixa densidade de deslocamento e integridade do cristal único.
Este telúrio 7N refinado é essencial para aplicações avançadas, incluindo detectores infravermelhos, células solares de película fina de CdTe e substratos semicondutores.
Referências:
denotam dados experimentais de estudos revisados por pares sobre purificação de telúrio.
Horário da publicação: 24/03/2025