รายละเอียดกระบวนการเติบโตและการทำให้บริสุทธิ์ของผลึกเทลลูเรียม 7N พร้อมพารามิเตอร์ทางเทคนิค

กระบวนการทำให้บริสุทธิ์เทลลูเรียม 7N ผสมผสานเทคโนโลยีการกลั่นแบบโซนและการตกผลึกแบบทิศทาง รายละเอียดและพารามิเตอร์หลักของกระบวนการมีดังต่อไปนี้:

1. กระบวนการปรับปรุงโซน
การออกแบบอุปกรณ์

เรือหลอมโซนวงแหวนหลายชั้น: เส้นผ่านศูนย์กลาง 300–500 มม. ความสูง 50–80 มม. ทำจากควอตซ์หรือกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง
ระบบทำความร้อน: ขดลวดต้านทานแบบกึ่งวงกลมที่มีความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±0.5°C และอุณหภูมิในการทำงานสูงสุด 850°C
พารามิเตอร์หลัก

‌สูญญากาศ‌: ≤1×10⁻³ Pa ตลอดเพื่อป้องกันการออกซิเดชันและการปนเปื้อน
ความเร็วการเดินทางโซน: 2–5 มม./ชม. (การหมุนทิศทางเดียวผ่านเพลาขับ)
ความลาดชันของอุณหภูมิ: 725±5°C ที่บริเวณด้านหน้าของโซนที่หลอมละลาย และเย็นลงเหลือ <500°C ที่ขอบส่วนท้าย
ผ่าน: 10–15 รอบ; ประสิทธิภาพการกำจัด >99.9% สำหรับสิ่งเจือปนที่มีค่าสัมประสิทธิ์การแยก <0.1 (เช่น Cu, Pb)
2. กระบวนการตกผลึกแบบมีทิศทาง
การเตรียมละลาย

วัสดุ: เทลลูเรียม 5N ที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์โดยการทำให้บริสุทธิ์แบบโซน
สภาวะการหลอมเหลว: หลอมเหลวภายใต้ก๊าซ Ar เฉื่อย (ความบริสุทธิ์ ≥99.999%) ที่อุณหภูมิ 500–520°C โดยใช้การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำความถี่สูง
‌การป้องกันการละลาย‌: ฝาปิดกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อป้องกันการระเหย; ความลึกของสระที่หลอมละลายคงอยู่ที่ 80–120 มม.
การควบคุมการตกผลึก

อัตราการเจริญเติบโต: 1–3 มม./ชม. โดยมีการไล่ระดับอุณหภูมิแนวตั้ง 30–50°C/ซม.
ระบบระบายความร้อน: ฐานทองแดงระบายความร้อนด้วยน้ำเพื่อการระบายความร้อนจากด้านล่างแบบบังคับ; การระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีที่ด้านบน
การแยกสิ่งเจือปน: Fe, Ni และสิ่งเจือปนอื่นๆ จะถูกเพิ่มความเข้มข้นที่ขอบเกรนหลังจากการหลอมละลายซ้ำ 3–5 รอบ ทำให้ความเข้มข้นลดลงเหลือระดับ ppb
3. ตัวชี้วัดการควบคุมคุณภาพ
พารามิเตอร์ค่ามาตรฐานอ้างอิง
ความบริสุทธิ์ขั้นสุดท้าย ≥99.99999% (7N)
สิ่งเจือปนโลหะทั้งหมด ≤0.1 ppm
ปริมาณออกซิเจน ≤5 ppm
ความเบี่ยงเบนของการวางแนวคริสตัล ≤2°
ความต้านทาน (300 K) 0.1–0.3 Ω·cm
‌ข้อดีของกระบวนการ‌
ความสามารถในการปรับขนาด: เรือหลอมแบบวงแหวนหลายชั้นช่วยเพิ่มความจุของแบตช์ได้ 3–5 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบทั่วไป
ประสิทธิภาพ: การควบคุมสูญญากาศและความร้อนที่แม่นยำทำให้สามารถกำจัดสิ่งสกปรกได้ในอัตราสูง
‌คุณภาพผลึก‌: อัตราการเจริญเติบโตที่ช้ามาก (<3 มม./ชม.) ช่วยให้ความหนาแน่นของการเคลื่อนตัวต่ำและความสมบูรณ์ของผลึกเดี่ยว
เทลลูเรียม 7N ที่ได้รับการปรับปรุงนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันขั้นสูง รวมถึงเครื่องตรวจจับอินฟราเรด เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง CdTe และสารตั้งต้นเซมิคอนดักเตอร์

‌ข้อมูลอ้างอิง‌:
หมายถึงข้อมูลเชิงทดลองจากการศึกษาที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญในเรื่องการทำให้บริสุทธิ์ของเทลลูเรียม