Sinktelluride (ZnTe), in wichtich II-VI healgeleidermateriaal, wurdt in soad brûkt yn ynfrareaddeteksje, sinnesellen en opto-elektronyske apparaten. Resinte foarútgong yn nanotechnology en griene skiekunde hat de produksje optimalisearre. Hjirûnder binne de hjoeddeiske mainstream ZnTe-produksjeprosessen en wichtige parameters, ynklusyf tradisjonele metoaden en moderne ferbetteringen:
________________________________________
I. Tradisjoneel produksjeproses (direkte synteze)
1. Tarieding fan grûnstoffen
• Heechsuvere sink (Zn) en tellurium (Te): Suverens ≥99.999% (5N-kwaliteit), mingd yn in molferhâlding fan 1:1.
• Beskermjend gas: Heechsuvere argon (Ar) of stikstof (N₂) om oksidaasje te foarkommen.
2. Prosesstream
• Stap 1: Fakuümsmeltsynteze
o Ming Zn- en Te-poeiers yn in kwartsbuis en evakuearje nei ≤10⁻³ Pa.
o Ferwaarmingsprogramma: Ferwaarmje mei 5–10 °C/min oant 500–700 °C, hâld dit 4–6 oeren oan.
o Reaksjefergeliking: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Stap 2: Gloeien
o Gloei it rûge produkt 2-3 oeren by 400–500 °C om roosterdefekten te ferminderjen.
• Stap 3: Ferpletterjen en Siedzjen
o Brûk in kûgelmûne om it bulkmateriaal te malen oant de doelpartikelgrutte (hege-enerzjy-kûgelmûne foar nanoskaal).
3. Wichtige parameters
• Temperatuerkontrôlekrektens: ±5 °C
• Koelsnelheid: 2–5 °C/min (om termyske spanningsskeuren te foarkommen)
• Partikelgrutte fan grûnstoffen: Zn (100–200 mesh), Te (200–300 mesh)
________________________________________
II. Moderne ferbettere proses (Solvothermale metoade)
De solvothermyske metoade is de mainstream technyk foar it produsearjen fan ZnTe op nanoskaal, en biedt foardielen lykas kontrolearbere dieltsjegrutte en leech enerzjyferbrûk.
1. Grûnstoffen en oplosmiddels
• Foargongers: Sinknitraat (Zn(NO₃)₂) en natriumtelluriet (Na₂TeO₃) of telluriumpoeier (Te).
• Reduksjemiddels: Hydrazinehydraat (N₂H₄·H₂O) of natriumborohydride (NaBH₄).
• Oplosmiddels: Ethyleendiamine (EDA) of deionisearre wetter (DI-wetter).
2. Prosesstream
• Stap 1: Foargongerûntbining
o Los Zn(NO₃)₂ en Na₂TeO₃ op yn in molferhâlding fan 1:1 yn it oplosmiddel ûnder roeren.
• Stap 2: Reduksjereaksje
o Foegje it reduksjemiddel ta (bygelyks, N₂H₄·H₂O) en fersegelje yn in hegedrukautoklaaf.
o Reaksjebetingsten:
Temperatuer: 180–220 °C
Tiid: 12–24 oeren
Druk: Sels generearre (3–5 MPa)
o Reaksjefergeliking: Zn2++TeO32−+Reduksjemiddel→ZnTe+Byprodukten (bygelyks, H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+Reduksjemiddel→ZnTe+Byprodukten (bygelyks, H₂O, N₂)
• Stap 3: Neibehanneling
o Sentrifugearje om it produkt te isolearjen, waskje 3-5 kear mei ethanol en DI wetter.
o Droege ûnder fakuüm (60–80 °C foar 4–6 oeren).
3. Wichtige parameters
• Foargongerkonsintraasje: 0.1–0.5 mol/L
• pH-kontrôle: 9–11 (alkalyske omstannichheden befoarderje reaksje)
• Kontrôle fan dieltsjegrutte: Oanpasse fia oplosmiddeltype (bygelyks, EDA jout nanodraden; wetterige faze jout nanopartikels).
________________________________________
III. Oare avansearre prosessen
1. Gemyske dampôfsetting (CVD)
• Tapassing: Tinne-film tarieding (bygelyks sinnesellen).
• Foargongers: Diethylzink (Zn(C₂H₅)₂) en diethyltellurium (Te(C₂H₅)₂).
• Parameters:
o Deposysjetemperatuer: 350–450 °C
o Draachgas: H₂/Ar-mingsel (streamsnelheid: 50–100 sccm)
o Druk: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. Mechanysk legerjen (kogelfrezen)
• Eigenskippen: Oplosmiddelfrije, lege-temperatuer synteze.
• Parameters:
o Bal-tot-poeierferhâlding: 10:1
o Freestiid: 20–40 oeren
o Rotaasjesnelheid: 300–500 rpm
________________________________________
IV. Kwaliteitskontrôle en karakterisaasje
1. Suverheidsanalyse: Röntgendiffraksje (XRD) foar kristalstruktuer (haadpyk by 2θ ≈25.3°).
2. Morfologykontrôle: Transmissie-elektronenmikroskopie (TEM) foar nanopartikelgrutte (typysk: 10–50 nm).
3. Elemintferhâlding: Enerzjy-dispersive röntgenspektroskopie (EDS) of ynduktyf keppele plasmamassaspektrometry (ICP-MS) om Zn ≈1:1 te befêstigjen.
________________________________________
V. Feilichheids- en miljeu-oerwagings
1. Behanneling fan ôffalgas: H₂Te opnimme mei alkaline oplossingen (bygelyks NaOH).
2. Oplosmiddelwinning: Organyske oplosmiddels (bygelyks EDA) opnij brûke fia destillaasje.
3. Beskermjende maatregels: Brûk gasmaskers (foar H₂Te-beskerming) en korrosjebestindige wanten.
________________________________________
VI. Technologyske trends
• Griene synteze: Untwikkelje wetterige fazesystemen om it gebrûk fan organyske oplosmiddels te ferminderjen.
• Dopingmodifikaasje: Ferbetterje de konduktiviteit troch doping mei Cu, Ag, ensfh.
• Produksje op grutte skaal: Kontinu-streamreaktors brûke om batches op kg-skaal te berikken.
Pleatsingstiid: 21 maart 2025