Цинк телурид (ZnTe), важен II-VI полупроводнички материјал, е широко користен во инфрацрвена детекција, сончеви ќелии и оптоелектронски уреди. Неодамнешните достигнувања во нанотехнологијата и зелената хемија го оптимизираа неговото производство. Подолу се наведени тековните главни процеси на производство на ZnTe и клучните параметри, вклучувајќи ги традиционалните методи и современите подобрувања:
___________________________________________
I. Традиционален производствен процес (директна синтеза)
1. Подготовка на суровини
• Цинк (Zn) и телуриум (Te) со висока чистота: Чистота ≥99,999% (со степен 5N), измешани во моларен сооднос 1:1.
• Заштитен гас: Аргон со висока чистота (Ar) или азот (N₂) за спречување на оксидација.
2. Тек на процесот
• Чекор 1: Синтеза на топење во вакуум
Измешајте ги Zn и Te прашоците во кварцна цевка и евакуирајте до ≤10⁻³ Pa.
o Програма за загревање: Загревајте на 5–10°C/мин до 500–700°C, држете така 4–6 часа.
o Равенка на реакција: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Чекор 2: Жарење
o Жари го суровиот производ на 400–500°C во тек на 2–3 часа за да се намалат дефектите на решетката.
• Чекор 3: Дробење и просејување
o Користете топчеста мелница за мелење на најголемиот дел од материјалот до целната големина на честичките (топчесто мелење со висока енергија за наноразмер).
3. Клучни параметри
• Точност за контрола на температурата: ±5°C
• Брзина на ладење: 2–5°C/мин (за да се избегнат пукнатини од термички стрес)
• Големина на честички од суровина: Zn (100–200 mesh), Te (200–300 mesh)
___________________________________________
II. Современ подобрен процес (солвотермален метод)
Солвотермалниот метод е вообичаена техника за производство на наноразмер ZnTe, нудејќи предности како што се контролирана големина на честичките и ниска потрошувачка на енергија.
1. Суровини и растворувачи
• Прекурсори: цинк нитрат (Zn(NO₃)₂) и натриум телурит (Na₂TeO₃) или телуриум во прав (Te).
• Редукциски средства: хидразин хидрат (N₂H₄·H₂O) или натриум борохидрид (NaBH₄).
• Растворувачи: Етилендиамин (EDA) или дејонизирана вода (DI вода).
2. Тек на процесот
• Чекор 1: Растворање на прекурсорот
o Растворете Zn(NO₃)₂ и Na₂TeO₃ во моларен сооднос 1:1 во растворувачот под мешање.
• Чекор 2: Реакција на редукција
Додадете го редукцискиот агенс (на пр., N₂H₄·H₂O) и затворете во автоклав под висок притисок.
o Услови за реакција:
Температура: 180–220°C
Време: 12–24 часа
Притисок: Самогенериран (3–5 MPa)
o Равенка на реакција: Zn2++TeO32−+Редукционо средство→ZnTe+Нуспроизводи (на пр., H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+Редукционо средство→ZnTe+Нуспроизводи (на пр., H₂O, N₂)
• Чекор 3: Пост-третман
o Центрифугирајте за да го изолирате производот, исплакнете 3–5 пати со етанол и диетена вода.
o Сушете под вакуум (60–80°C во тек на 4–6 часа).
3. Клучни параметри
• Концентрација на прекурсор: 0,1–0,5 mol/L
• pH контрола: 9–11 (алкални услови ја фаворизираат реакцијата)
• Контрола на големината на честичките: Прилагодување преку тип на растворувач (на пр., EDA дава наножици; водната фаза дава наночестички).
___________________________________________
III. Други напредни процеси
1. Хемиско таложење на пареа (CVD)
• Примена: Подготовка на тенок филм (на пр., соларни ќелии).
• Прекурсори: Диетилцинк (Zn(C₂H₅)₂) и диетилтелуриум (Te(C₂H₅)₂).
• Параметри:
o Температура на таложење: 350–450°C
o Носечки гас: смеса H₂/Ar (проток: 50–100 sccm)
Притисок: 10⁻²–10⁻³ Тор
2. Механичко легирање (гломерење со топка)
• Карактеристики: Синтеза без растворувачи, на ниска температура.
• Параметри:
o Сооднос топче-прав: 10:1
o Време на глодање: 20–40 часа
Брзина на ротација: 300–500 вртежи во минута
___________________________________________
IV. Контрола на квалитет и карактеризација
1. Анализа на чистотата: Дифракција на Х-зраци (XRD) за кристална структура (главен пик на 2θ ≈25,3°).
2. Контрола на морфологијата: Трансмисиона електронска микроскопија (TEM) за големина на наночестички (типично: 10–50 nm).
3. Елементарен сооднос: Енергетски дисперзивна рендгенска спектроскопија (EDS) или масена спектрометрија со индуктивно поврзана плазма (ICP-MS) за да се потврди Zn ≈1:1.
___________________________________________
V. Безбедносни и еколошки аспекти
1. Третман на отпадни гасови: Апсорбирајте H₂Te со алкални раствори (на пр., NaOH).
2. Обновување на растворувач: Рециклирајте органски растворувачи (на пр., EDA) преку дестилација.
3. Заштитни мерки: Користете гас-маски (за заштита од H₂Te) и ракавици отпорни на корозија.
___________________________________________
VI. Технолошки трендови
• Зелена синтеза: Развивање на системи со водна фаза за намалување на употребата на органски растворувачи.
• Модификација на допинг: Зголемување на спроводливоста со допинг со Cu, Ag, итн.
• Производство на големо: Усвојување на реактори со континуиран проток за да се постигнат серии во обем од кг.
Време на објавување: 21 март 2025 година