زنڪ ٽيلورائيڊ (ZnTe) جي پيداوار جو عمل

زنڪ ٽيلورائيڊ (ZnTe)، هڪ اهم II-VI سيمي ڪنڊڪٽر مواد، انفراريڊ ڊيٽيڪشن، سولر سيلز، ۽ آپٽو اليڪٽرانڪ ڊوائيسز ۾ وڏي پيماني تي استعمال ٿيندو آهي. نانو ٽيڪنالاجي ۽ گرين ڪيمسٽري ۾ تازين ترقي ان جي پيداوار کي بهتر بڻايو آهي. هيٺ ڏنل موجوده مکيه وهڪرو ZnTe پيداوار جي عملن ۽ اهم پيرا ميٽرز آهن، جن ۾ روايتي طريقا ۽ جديد بهتري شامل آهن:
___________________________________________________
I. روايتي پيداواري عمل (سڌو سنٿيسس)
1. خام مال جي تياري
• وڌيڪ پاڪائي وارو زنڪ (Zn) ۽ ٽيليوريم (Te): پاڪائي ≥99.999% (5N گريڊ)، 1:1 داغ جي تناسب ۾ ملايو ويو.
• حفاظتي گئس: آڪسائيڊشن کي روڪڻ لاءِ اعليٰ پاڪائي وارو آرگن (Ar) يا نائٽروجن (N₂).
2. عمل جو وهڪرو
• قدم 1: ويڪيوم ميلٽنگ سنٿيسس
o Zn ۽ Te پائوڊر کي ڪوارٽز ٽيوب ۾ ملايو ۽ ≤10⁻³ Pa تائين خالي ڪريو.
o گرم ڪرڻ جو پروگرام: 5-10°C/منٽ تي 500-700°C تي گرم ڪريو، 4-6 ڪلاڪن تائين رکو.
o رد عمل جي مساوات: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• قدم 2: اينيلنگ
o خام پيداوار کي 400-500 °C تي 2-3 ڪلاڪن لاءِ اينيل ڪريو ته جيئن جالي جي خرابين کي گهٽائي سگهجي.
• قدم 3: ڪٽڻ ۽ ڇلڻ
o بلڪ مواد کي ٽارگيٽ پارٽيڪل سائيز تائين پيس ڪرڻ لاءِ بال مل استعمال ڪريو (نانو اسڪيل لاءِ هاءِ انرجي بال ملنگ).
3. اهم پيرا ميٽرز
• گرمي پد ڪنٽرول جي درستگي: ±5°C
• ٿڌي ڪرڻ جي شرح: 2–5°C/منٽ (گرمي دٻاءُ جي دراڙن کان بچڻ لاءِ)
• خام مال جي ذرڙي جي سائيز: Zn (100-200 ميش)، Te (200-300 ميش)
___________________________________________________
II. جديد بهتر عمل (سولووٿرمل طريقو)
سولووٿرمل طريقو نانوسڪيل ZnTe پيدا ڪرڻ لاءِ مکيه وهڪرو ٽيڪنڪ آهي، جيڪو ڪنٽرول ٿيندڙ پارٽيڪل سائيز ۽ گهٽ توانائي جي استعمال جهڙا فائدا پيش ڪري ٿو.
1. خام مال ۽ محلول
• اڳوڻا: زنڪ نائٽريٽ (Zn(NO₃)₂) ۽ سوڊيم ٽيليورائيٽ (Na₂TeO₃) يا ٽيليوريم پائوڊر (Te).
• گهٽائڻ وارا ايجنٽ: هائيڊرازين هائيڊريٽ (N₂H₄·H₂O) يا سوڊيم بوروهائيڊرائيڊ (NaBH₄).
• محلول: ايٿيلينيڊيامين (EDA) يا ڊيونائيزڊ پاڻي (DI پاڻي).
2. عمل جو وهڪرو
• قدم 1: اڳوڻو تحليل
o محلول ۾ 1:1 جي تناسب سان Zn(NO₃)₂ ۽ Na₂TeO₃ کي هلايو.
• قدم 2: گهٽتائي جو رد عمل
o گهٽائڻ وارو ايجنٽ شامل ڪريو (مثال طور، N₂H₄·H₂O) ۽ هڪ هاءِ پريشر آٽو ڪليو ۾ سيل ڪريو.
o رد عمل جون حالتون:
 گرمي پد: 180-220 °C
 وقت: 12-24 ڪلاڪ
 دٻاءُ: پاڻمرادو پيدا ٿيل (3-5 ايم پي اي)
o رد عمل جي مساوات: Zn2++TeO32−+گھٽائيندڙ ايجنٽ→ZnTe+بائي پراڊڪٽس (مثال طور، H₂O، N₂)Zn2++TeO32−+گھٽائيندڙ ايجنٽ→ZnTe+بائي پراڊڪٽس (مثال طور، H₂O، N₂)
• قدم 3: علاج کان پوءِ
o پراڊڪٽ کي الڳ ڪرڻ لاءِ سينٽريفيوج، ايٿانول ۽ ڊي آءِ پاڻي سان 3-5 ڀيرا ڌوئو.
o ويڪيوم هيٺ سڪايو (60-80°C تي 4-6 ڪلاڪن لاءِ).
3. اهم پيرا ميٽرز
• اڳڪٿي ڪنسنٽريشن: 0.1–0.5 mol/L
• پي ايڇ ڪنٽرول: 9-11 (الڪائن حالتون رد عمل جي حق ۾ آهن)
• پارٽيڪل سائيز ڪنٽرول: سالوينٽ جي قسم ذريعي ترتيب ڏيو (مثال طور، EDA نانووائر پيدا ڪري ٿو؛ آبي مرحلي نانو ذرات پيدا ڪري ٿو).
___________________________________________________
III. ٻيا ترقي يافته عمل
1. ڪيميائي بخارات جو جمع (CVD)
• استعمال: پتلي فلم جي تياري (مثال طور، شمسي سيل).
• اڳوڻا: ڊائيٿائل زنڪ (Zn(C₂H₅)₂) ۽ ڊائيٿائل ٽيلوريم (Te(C₂H₅)₂).
• پيرا ميٽرز:
o جمع ڪرڻ جو گرمي پد: 350–450 °C
o ڪيريئر گيس: H₂/Ar مرکب (وهڪري جي شرح: 50-100 sccm)
o دٻاءُ: 10⁻²–10⁻³ ٽور
2. مشيني الائينگ (بال ملنگ)
• خاصيتون: محلول کان پاڪ، گهٽ درجه حرارت جي ترڪيب.
• پيرا ميٽرز:
o بال کان پائوڊر جو تناسب: 10:1
o ملنگ جو وقت: 20-40 ڪلاڪ
o گردش جي رفتار: 300-500 rpm
___________________________________________________
IV. معيار جو ڪنٽرول ۽ خاصيت
1. پاڪائي جو تجزيو: ڪرسٽل جي بناوت لاءِ ايڪس ري ڊفرڪشن (XRD) (مکيه چوٽي 2θ ≈25.3° تي).
2. مورفولوجي ڪنٽرول: نانو پارٽيڪل سائيز لاءِ ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي (TEM) (عام: 10-50 nm).
3. عنصري تناسب: توانائي-منتشر ايڪس ري اسپيڪٽرو اسڪوپي (EDS) يا انڊڪٽولي ڪوپلڊ پلازما ماس اسپيڪٽروميٽري (ICP-MS) Zn ≈1:1 جي تصديق ڪرڻ لاءِ.
___________________________________________________
V. حفاظت ۽ ماحولياتي خيال
1. فضول گئس جو علاج: الڪلين محلولن سان H₂Te جذب ڪريو (مثال طور، NaOH).
2. محلول جي بحالي: نامياتي محلولن (مثال طور، EDA) کي آسون ذريعي ري سائيڪل ڪريو.
3. حفاظتي اپاءَ: گئس ماسڪ (H₂Te جي حفاظت لاءِ) ۽ سنکنرن جي مزاحمتي دستانا استعمال ڪريو.
___________________________________________________
VI. ٽيڪنالاجيڪل رجحانات
• سائو سنٿيسس: نامياتي محلولن جي استعمال کي گهٽائڻ لاءِ آبي مرحلي جا نظام تيار ڪريو.
• ڊوپنگ ۾ تبديلي: Cu، Ag، وغيره سان ڊوپنگ ڪري چالکائي کي وڌايو.
• وڏي پيماني تي پيداوار: ڪلوگرام-پيماني تي بيچ حاصل ڪرڻ لاءِ مسلسل وهڪري وارا ري ايڪٽر اختيار ڪريو.