Zinc Telluride (ZnTe)، ایک اہم II-VI سیمی کنڈکٹر مواد، وسیع پیمانے پر انفراریڈ کا پتہ لگانے، شمسی خلیوں، اور آپٹو الیکٹرانک آلات میں استعمال ہوتا ہے۔ نینو ٹیکنالوجی اور گرین کیمسٹری میں حالیہ پیشرفت نے اس کی پیداوار کو بہتر بنایا ہے۔ ذیل میں موجودہ مرکزی دھارے کے ZnTe پیداواری عمل اور کلیدی پیرامیٹرز ہیں، بشمول روایتی طریقے اور جدید اصلاحات:
_____________________________________________
I. روایتی پیداواری عمل (براہ راست ترکیب)
1. خام مال کی تیاری
• اعلی طہارت زنک (Zn) اور ٹیلوریم (Te): طہارت ≥99.999% (5N گریڈ)، 1:1 داڑھ کے تناسب میں ملایا جاتا ہے۔
• حفاظتی گیس: آکسیڈیشن کو روکنے کے لیے اعلی پاکیزگی والے آرگن (Ar) یا نائٹروجن (N₂)۔
2. عمل کا بہاؤ
• مرحلہ 1: ویکیوم پگھلنے کی ترکیب
o کوارٹج ٹیوب میں Zn اور Te پاؤڈر مکس کریں اور ≤10⁻³ Pa پر منتقل کریں۔
o حرارتی پروگرام: 5-10 ° C/ منٹ سے 500-700 ° C پر گرم کریں، 4-6 گھنٹے تک رکھیں۔
o رد عمل کی مساوات: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• مرحلہ 2: اینیلنگ
o جالیوں کے نقائص کو کم کرنے کے لیے خام مصنوعات کو 400–500 °C پر 2–3 گھنٹے کے لیے جوش دیں۔
• مرحلہ 3: کچلنا اور چھلنی کرنا
o بلک مواد کو ٹارگٹ پارٹیکل سائز میں پیسنے کے لیے بال مل کا استعمال کریں (نانو اسکیل کے لیے ہائی انرجی بال ملنگ)۔
3. کلیدی پیرامیٹرز
درجہ حرارت کنٹرول کی درستگی: ±5°C
ٹھنڈک کی شرح: 2–5°C/منٹ (تھرمل تناؤ کے دراڑ سے بچنے کے لیے)
• خام مال کے ذرہ کا سائز: Zn (100–200 میش)، Te (200–300 میش)
_____________________________________________
II جدید بہتر عمل (سالووتھرمل طریقہ)
سولووتھرمل طریقہ نانوسکل ZnTe پیدا کرنے کے لیے مرکزی دھارے کی تکنیک ہے، جو کہ قابل کنٹرول ذرہ سائز اور کم توانائی کی کھپت جیسے فوائد پیش کرتا ہے۔
1. خام مال اور سالوینٹس
• پیشگی چیزیں: زنک نائٹریٹ (Zn(NO₃)₂) اور سوڈیم ٹیلورائٹ (Na₂TeO₃) یا ٹیلوریم پاؤڈر (Te)۔
• کم کرنے والے ایجنٹ: ہائیڈرازین ہائیڈریٹ (N₂H₄·H₂O) یا سوڈیم بوروہائیڈرائڈ (NaBH₄)۔
سالوینٹس: Ethylenediamine (EDA) یا deionized water (DI water)۔
2. عمل کا بہاؤ
• مرحلہ 1: پیشگی تحلیل
o ہلچل کے نیچے سالوینٹ میں 1:1 داڑھ کے تناسب میں Zn(NO₃)₂ اور Na₂TeO₃ کو تحلیل کریں۔
• مرحلہ 2: کمی کا رد عمل
o کم کرنے والا ایجنٹ (مثلاً N₂H₄·H₂O) شامل کریں اور ہائی پریشر آٹوکلیو میں سیل کریں۔
o رد عمل کی شرائط:
درجہ حرارت: 180–220 °C
وقت: 12-24 گھنٹے
دباؤ: خود ساختہ (3–5 MPa)
o رد عمل کی مساوات: Zn2++TeO32−+Reducing agent→ZnTe+بائی پروڈکٹس (مثال کے طور پر، H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+کم کرنے والا ایجنٹ → ZnTe+بائی پروڈکٹس (مثلاً، H₂O، N₂)
• مرحلہ 3: علاج کے بعد
o پروڈکٹ کو الگ کرنے کے لیے سینٹری فیوج، ایتھنول اور DI پانی سے 3-5 بار دھوئے۔
o ویکیوم کے نیچے خشک (4-6 گھنٹے کے لیے 60–80°C)۔
3. کلیدی پیرامیٹرز
• پیشگی ارتکاز: 0.1–0.5 mol/L
• پی ایچ کنٹرول: 9-11 (الکلین حالات ردعمل کے حق میں)
• پارٹیکل سائز کنٹرول: سالوینٹس کی قسم کے ذریعے ایڈجسٹ کریں (مثال کے طور پر، EDA نینوائرز پیدا کرتا ہے؛ پانی کے مرحلے سے نینو پارٹیکلز پیدا ہوتے ہیں)۔
_____________________________________________
III دیگر اعلی درجے کے عمل
1. کیمیائی بخارات کا ذخیرہ (CVD)
درخواست: پتلی فلم کی تیاری (مثلاً، شمسی خلیات)۔
• پیشگی چیزیں: ڈائیتھائلزنک (Zn(C₂H₅)₂) اور ڈائیٹائلٹیلوریم (Te(C₂H₅)₂)۔
پیرامیٹرز:
o جمع کرنے کا درجہ حرارت: 350–450 °C
o کیریئر گیس: H₂/Ar مرکب (بہاؤ کی شرح: 50-100 sccm)
o پریشر: 10⁻²–10⁻³ ٹور
2. مکینیکل الائینگ (بال ملنگ)
• خصوصیات: سالوینٹس سے پاک، کم درجہ حرارت کی ترکیب۔
پیرامیٹرز:
o گیند سے پاؤڈر کا تناسب: 10:1
o گھسائی کرنے کا وقت: 20-40 گھنٹے
o گردش کی رفتار: 300–500 rpm
_____________________________________________
چہارم کوالٹی کنٹرول اور کریکٹرائزیشن
1. پاکیزگی کا تجزیہ: کرسٹل ڈھانچے کے لیے ایکس رے کا پھیلاؤ (XRD) (2θ ≈25.3° پر مرکزی چوٹی)۔
2. مورفولوجی کنٹرول: نینو پارٹیکل سائز کے لیے ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی (TEM) (عام: 10–50 nm)۔
3. عنصری تناسب: Zn ≈1:1 کی تصدیق کے لیے انرجی ڈسپرسیو ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDS) یا inductively coled plasma mass spectrometry (ICP-MS)۔
_____________________________________________
V. حفاظت اور ماحولیاتی تحفظات
1. فضلہ گیس کا علاج: H₂Te کو الکلائن محلول (جیسے، NaOH) کے ساتھ جذب کریں۔
2. سالوینٹ ریکوری: آرگینک سالوینٹس (مثلاً، ای ڈی اے) کو کشید کے ذریعے ری سائیکل کریں۔
3. حفاظتی اقدامات: گیس ماسک (H₂Te تحفظ کے لیے) اور سنکنرن سے بچنے والے دستانے استعمال کریں۔
_____________________________________________
VI تکنیکی رجحانات
سبز ترکیب: نامیاتی سالوینٹس کے استعمال کو کم کرنے کے لیے آبی مرحلے کے نظام تیار کریں۔
• ڈوپنگ ترمیم: Cu، Ag، وغیرہ کے ساتھ ڈوپنگ کے ذریعے چالکتا کو بڑھانا۔
• بڑے پیمانے پر پیداوار: کلوگرام پیمانے کے بیچوں کو حاصل کرنے کے لیے مسلسل بہاؤ والے ری ایکٹرز کو اپنائیں
پوسٹ ٹائم: مارچ-21-2025