Zinki telluride (ZnTe), nyenzo muhimu ya II-VI ya semiconductor, hutumiwa sana katika utambuzi wa infrared, seli za jua, na vifaa vya optoelectronic. Maendeleo ya hivi majuzi katika nanoteknolojia na kemia ya kijani yameboresha uzalishaji wake. Ifuatayo ni michakato kuu ya sasa ya uzalishaji wa ZnTe na vigezo muhimu, ikijumuisha mbinu za kitamaduni na maboresho ya kisasa:
____________________________________________________
I. Mchakato wa Uzalishaji wa Jadi (Mchanganyiko wa Moja kwa Moja)
1. Maandalizi ya Malighafi
• Zinki ya hali ya juu (Zn) na tellurium (Te): Usafi ≥99.999% (daraja la 5N), iliyochanganywa katika uwiano wa molar 1:1.
• Gesi ya kinga: Argoni ya hali ya juu (Ar) au nitrojeni (N₂) ili kuzuia uoksidishaji.
2. Mtiririko wa Mchakato
• Hatua ya 1: Mchanganyiko wa Uyeyukaji wa Utupu
o Changanya poda ya Zn na Te kwenye bomba la quartz na uhamishe hadi ≤10⁻³ Pa.
o Mpango wa joto: Joto kwa 5-10 ° C / min hadi 500-700 ° C, shikilia kwa saa 4-6.
o Mlingano wa kiitikio:Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Hatua ya 2: Kuongeza
o Andaa bidhaa ghafi kwa 400–500°C kwa saa 2–3 ili kupunguza kasoro za kimiani.
• Hatua ya 3: Kusagwa na Kuchuja
o Tumia kinu cha mpira kusaga nyenzo nyingi hadi saizi ya chembe inayolengwa (kusaga mpira wenye nishati nyingi kwa nanoscale).
3. Vigezo muhimu
• Usahihi wa udhibiti wa halijoto: ±5°C
• Kiwango cha kupoeza: 2–5°C/dak (ili kuepuka nyufa za mkazo wa joto)
• Ukubwa wa chembe ya malighafi: Zn (100–200 mesh), Te (200–300 mesh)
____________________________________________________
II. Mchakato wa Kisasa Ulioboreshwa (Njia ya Solvothermal)
Mbinu ya solvothermal ni mbinu kuu ya kutengeneza ZnTe isiyo na kipimo, inayotoa faida kama vile saizi ya chembe inayoweza kudhibitiwa na matumizi ya chini ya nishati.
1. Malighafi na Viyeyusho
• Vitangulizi: Zinc nitrate (Zn(NO₃)₂) na tellurite ya sodiamu (Na₂TeO₃) au poda ya tellurium (Te).
• Dawa za kupunguza: Hidrazine hidrati (N₂H₄·H₂O) au borohydride ya sodiamu (NaBH₄).
• Viyeyusho: Ethylenediamine (EDA) au maji yaliyotengwa (DI water).
2. Mtiririko wa Mchakato
• Hatua ya 1: Utengano wa Kitangulizi
o Kuyeyusha Zn(NO₃)₂ na Na₂TeO₃ katika uwiano wa molar 1:1 katika kutengenezea chini ya kukoroga.
• Hatua ya 2: Mwitikio wa Kupunguza
o Ongeza wakala wa kupunguza (km, N₂H₄·H₂O) na ufunge kiotomatiki chenye shinikizo la juu.
o Masharti ya majibu:
Joto: 180–220°C
Muda: Saa 12–24
Shinikizo: Kujizalisha (MPa 3–5)
o Mlingano wa mmenyuko:Zn2++TeO32−+Wakala wa kupunguza→ZnTe+Byproducts (km, H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+Wakala wa kupunguza→ZnTe+Byproducts (km, H₂O, N₂)
• Hatua ya 3: Baada ya matibabu
o Centrifuge kutenganisha bidhaa, osha mara 3-5 kwa ethanol na maji ya DI.
o Kausha chini ya utupu (60–80°C kwa saa 4–6).
3. Vigezo muhimu
• Mkusanyiko wa kitangulizi: 0.1–0.5 mol/L
• Udhibiti wa pH: 9–11 (hali ya alkali hupendelea mwitikio)
• Udhibiti wa ukubwa wa chembe: Rekebisha kupitia aina ya kutengenezea (kwa mfano, EDA hutoa nanowires; awamu ya maji hutoa nanoparticles).
____________________________________________________
III. Michakato Nyingine ya Juu
1. Uwekaji wa Mvuke wa Kemikali (CVD)
• Utekelezaji: Matayarisho ya filamu nyembamba (kwa mfano, seli za jua).
• Vitangulizi: Diethylzinc (Zn(C₂H₅)₂) na diethyltellurium (Te(C₂H₅)₂).
• Vigezo:
o Halijoto ya uwekaji: 350–450°C
o Gesi ya kibebea: Mchanganyiko wa H₂/Ar (kiwango cha mtiririko: 50–100 sccm)
o Shinikizo: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. Uunganishaji wa Mitambo (Usagaji wa Mipira)
• Vipengele: Mchanganyiko usio na kutengenezea, wa halijoto ya chini.
• Vigezo:
o Uwiano wa mpira kwa unga: 10:1
o Wakati wa kusaga: masaa 20-40
o Kasi ya mzunguko: 300-500 rpm
____________________________________________________
IV. Udhibiti wa Ubora na Tabia
1. Uchambuzi wa usafi: diffraction ya X-ray (XRD) kwa muundo wa kioo (kilele kikuu katika 2θ ≈25.3 °).
2. Udhibiti wa mofolojia: Usambazaji hadubini ya elektroni (TEM) kwa ukubwa wa nanoparticle (kawaida: 10-50 nm).
3. Uwiano wa kipengele: Kioo cha X-ray cha kutawanya nishati (EDS) au taswira ya plasma iliyounganishwa kwa njia ya kufata (ICP-MS) ili kuthibitisha Zn ≈1:1.
____________________________________________________
V. Mazingatio ya Usalama na Mazingira
1. Matibabu ya gesi taka: Nywa H₂Te kwa miyeyusho ya alkali (km, NaOH).
2. Urejeshaji wa viyeyusho: Sakata tena vimumunyisho vya kikaboni (kwa mfano, EDA) kupitia kunereka.
3. Hatua za kinga: Tumia vinyago vya gesi (kwa ajili ya ulinzi wa H₂Te) na glavu zinazostahimili kutu.
____________________________________________________
VI. Mitindo ya Kiteknolojia
• Mchanganyiko wa kijani: Tengeneza mifumo ya awamu ya maji ili kupunguza matumizi ya viyeyusho vya kikaboni.
• Marekebisho ya doping: Boresha utendakazi kwa kutumia dawa za kusisimua misuli Cu, Ag, n.k.
• Uzalishaji wa kiwango kikubwa: Tumia viyeyusho vya mtiririko-mwendelezo ili kufikia beti za kiwango cha kilo.
Muda wa posta: Mar-21-2025