Цинк телурид (ZNTE), важен полупроводник II-VI, се използва широко при инфрачервено откриване, слънчеви клетки и оптоелектронни устройства. Последните постижения в нанотехнологиите и зелената химия оптимизират производството му. По -долу са настоящите основни процеси на производство на ZnTE и ключови параметри, включително традиционните методи и съвременните подобрения:
________________________________________
I. Традиционен производствен процес (директен синтез)
1. Подготовка на суровини
• Цинк с висока чистота (Zn) и Tellurium (TE): Чистота ≥99.999% (5N степен), смесени в моларно съотношение 1: 1.
• Защитен газ: Аргон с висока чист (AR) или азот (N₂) за предотвратяване на окисляване.
2. Поток на процеса
• Стъпка 1: Синтез на вакуумно топене
o Смесете Zn и Te прахове в кварцова тръба и евакуирайте до ≤10⁻³ pa.
o Програма за отопление: Загрейте при 5–10 ° C/min до 500–700 ° C, задръжте 4–6 часа.
o Реакционно уравнение: Zn+Te → ΔZntezn+TeΔZnte
• Стъпка 2: Отгряване
o Огряване на суровия продукт при 400–500 ° C за 2–3 часа, за да намалите решетъчните дефекти.
• Стъпка 3: Раздробяване и пресяване
o Използвайте мелница с топка, за да смилате насипния материал до размера на целевите частици (високоенергийно мелене на топка за наноразмер).
3. Ключови параметри
• Точност на контрол на температурата: ± 5 ° C
• Скорост на охлаждане: 2–5 ° C/min (за да се избегнат пукнатини на термично напрежение)
• Размер на частиците на суровината: Zn (100–200 меша), TE (200–300 меша)
________________________________________
II. Съвременният подобрен процес (солвотермичен метод)
Методът Solvothermal е основната техника за производство на наноразмер ZNTE, предлагаща предимства като контролируем размер на частиците и ниска консумация на енергия.
1. Суровини и разтворители
• Прекурсори: цинков нитрат (Zn (No₃) ₂) и натриев телрит (Na₂teo₃) или Tellurium Powder (TE).
• Редуциращи агенти: хидразин хидрат (N₂H₄ · H₂O) или натриев борохидрид (NABH₄).
• Разтворители: етилендиамин (EDA) или дейонизирана вода (DI вода).
2. Поток на процеса
• Стъпка 1: Прекратяване на прекурсора
o Разтворете Zn (No₃) ₂ и Na₂teo₃ в моларно съотношение 1: 1 в разтворителя при разбъркване.
• Стъпка 2: Реакция на редукция
o Добавете редуциращия агент (напр. N₂H₄ · H₂O) и запечатайте в автоклав с високо налягане.
o Условия за реакция:
Температура: 180–220 ° C.
Време: 12–24 часа
Налягане: само генериран (3–5 MPa)
o Реакционно уравнение: Zn2 ++ Teo32−+редуциращ агент → Znte+странични продукти (напр. H₂O, N₂) Zn2 ++ Teo32−+редуциращ агент → ZnTe+странични продукти (напр. H₂O, n₂)
• Стъпка 3: След лечение
o Центрифуга, за да изолирате продукта, измийте 3–5 пъти с етанол и DI вода.
o Изсъхнете под вакуум (60–80 ° C за 4–6 часа).
3. Ключови параметри
• Концентрация на прекурсор: 0,1–0,5 mol/L
• Контрол на рН: 9–11 (алкални условия благоприятстват реакцията)
• Контрол на размера на частиците: Регулирайте се чрез тип разтворител (напр. EDA дава нанопроводници; водната фаза дава наночастици).
________________________________________
Iii. Други усъвършенствани процеси
1. Химическо отлагане на пари (CVD)
• Приложение: Подготовка на тънък филм (напр. Слънчеви клетки).
• Прекурсори: Диетилзин (Zn (C₂h₅) ₂) и диетилтилуриум (Te (C₂h₅) ₂).
• Параметри:
o Температура на отлагане: 350–450 ° C
o газ на носител: H₂/AR смес (дебит: 50–100 SCCM)
o Налягане: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. Механично легиране (смилане на топката)
• Характеристики: Синтез без разтвори, нискотемпературен синтез.
• Параметри:
o Коефициент на топка към прах: 10: 1
o Време за смилане: 20–40 часа
o Скорост на въртене: 300–500 об / мин
________________________________________
IV. Контрол и характеристика на качеството
1. Анализ на чистотата: рентгенова дифракция (XRD) за кристална структура (основен пик при 2θ ≈25.3 °).
2. Морфологично управление: Трансмисионна електронна микроскопия (TEM) за размер на наночастиците (типично: 10–50 nm).
3. Елементарно съотношение: енергийно-дисперсивна рентгенова спектроскопия (EDS) или индуктивно свързана плазмена масспектрометрия (ICP-MS) за потвърждаване на Zn ≈1: 1.
________________________________________
V. Съображения за безопасност и околната среда
1. Обработка на отпадъчните газове: абсорбира H₂TE с алкални разтвори (напр. NaOH).
2. Възстановяване на разтворител: Рециклирайте органични разтворители (напр. EDA) чрез дестилация.
3. Защитни мерки: Използвайте газови маски (за защита на H₂TE) и устойчиви на корозия ръкавици.
________________________________________
Vi. Технологични тенденции
• Зелен синтез: Разработете системи от водна фаза, за да намалите използването на органични разтворители.
• Модификация на допинг: Подобряване на проводимостта чрез допинг с Cu, Ag и т.н.
• Мащабно производство: Приемайте реактори с непрекъснат поток, за да постигнете партиди на KG.
Време за публикация: март-21-2025