Zink Telluride (ZNTE), et vigtigt II-VI-halvledermateriale, er vidt brugt i infrarød detektion, solceller og optoelektroniske enheder. Nylige fremskridt inden for nanoteknologi og grøn kemi har optimeret sin produktion. Nedenfor er de nuværende mainstream ZnTe -produktionsprocesser og nøgleparametre, herunder traditionelle metoder og moderne forbedringer:
____________________________________________
I. Traditionel produktionsproces (direkte syntese)
1. tilberedning af råmateriale
• Zink med høj renhed (Zn) og Tellurium (TE): renhed ≥99,999% (5n klasse), blandet i et 1: 1-molforhold.
• Beskyttelsesgas: Argon (AR) eller nitrogen (N₂) med høj renhed for at forhindre oxidation.
2. processtrøm
• Trin 1: Vakuumsmeltning syntese
o Bland Zn og Te -pulvere i et kvartsrør og evakuere til ≤10⁻³ PA.
o Opvarmningsprogram: Varme ved 5–10 ° C/min til 500–700 ° C, hold i 4–6 timer.
o Reaktionsligning: Zn+TE → ΔZntezn+teΔZnTe
• Trin 2: Udglødning
o Anneal det råprodukt ved 400–500 ° C i 2-3 timer for at reducere gitterdefekter.
• Trin 3: knusning og sigtning
o Brug en kuglefabrik til at slibe bulkmaterialet til målpartikelstørrelsen (højenergi kuglefræsning til nanoskala).
3. nøgleparametre
• Temperaturkontrolnøjagtighed: ± 5 ° C
• Kølehastighed: 2–5 ° C/min (for at undgå termiske stress revner)
• Råmateriale Partikelstørrelse: Zn (100–200 mesh), TE (200–300 mesh)
____________________________________________
Ii. Moderne forbedret proces (solvotermisk metode)
Den solvotermiske metode er mainstream -teknikken til produktion af nanoskala ZnTe, hvilket giver fordele såsom kontrollerbar partikelstørrelse og lavt energiforbrug.
1. Råmaterialer og opløsningsmidler
• forløbere: Zinknitrat (Zn (No₃) ₂) og natriumtellit (Na₂teo₃) eller Tellurium -pulver (TE).
• Reduktion af midler: Hydrazinhydrat (N₂H₄ · H₂O) eller natriumborhydrid (Nabh₄).
• Opløsningsmidler: ethylendiamin (EDA) eller deioniseret vand (DI -vand).
2. processtrøm
• Trin 1: Forløberopløsning
o Opløs Zn (no₃) ₂ og na₂teo₃ i et 1: 1 molforhold i opløsningsmidlet under omrøring.
• Trin 2: Reduktionsreaktion
o Tilsæt reduktionsmidlet (f.eks. N₂H₄ · H₂O) og forsegl i en højtryks autoklav.
o Reaktionsbetingelser:
Temperatur: 180–220 ° C.
Tid: 12–24 timer
Tryk: selvgenereret (3-5 MPa)
o Reaktionsligning: Zn2 ++ TEO32−+Reduktionsmiddel → ZnTe+biprodukter (f.eks
• Trin 3: Efterbehandling
O centrifuge For at isolere produktet skal du vaske 3-5 gange med ethanol og DI -vand.
o Tør under vakuum (60–80 ° C i 4-6 timer).
3. nøgleparametre
• Forløberkoncentration: 0,1–0,5 mol/l
• PH -kontrol: 9–11 (alkaliske forhold favoriserer reaktion)
• Kontrol af partikelstørrelse: Juster via opløsningsmiddeltype (f.eks. EDA giver nanotråde; vandige fase giver nanopartikler).
____________________________________________
III. Andre avancerede processer
1. Kemisk dampaflejring (CVD)
• Anvendelse: Tyndfilmforberedelse (f.eks. Solceller).
• forløbere: Diethylzinc (Zn (C₂H₅) ₂) og Diethyltellurium (TE (C₂H₅) ₂).
• Parametre:
o Aflejringstemperatur: 350–450 ° C
o Bærergas: H₂/AR -blanding (strømningshastighed: 50–100 SCCM)
o tryk: 10⁻² - 10⁻³ torr
2. mekanisk legering (boldfræsning)
• Funktioner: Opløsningsmiddelfri, lavtemperatursyntese.
• Parametre:
o Forholdet mellem kugle-til-pulver: 10: 1
o Fræsningstid: 20–40 timer
o Rotationshastighed: 300–500 o / min
____________________________________________
Iv. Kvalitetskontrol og karakterisering
1. renhedsanalyse: røntgenstrålediffraktion (XRD) for krystalstruktur (hovedtop ved 2θ ≈25,3 °).
2. Morfologikontrol: Transmissionselektronmikroskopi (TEM) til nanopartikelstørrelse (typisk: 10–50 nm).
3. Elementært forhold: Energispersiv røntgenspektroskopi (EDS) eller induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS) for at bekræfte Zn ≈1: 1.
____________________________________________
V. Sikkerheds- og miljømæssige overvejelser
1. affaldsgasbehandling: Absorb H₂TE med alkaliske opløsninger (f.eks. NaOH).
2. opløsningsmiddelindvinding: Genbrug organiske opløsningsmidler (f.eks. EDA) via destillation.
3. beskyttelsesforanstaltninger: Brug gasmasker (til H₂TE-beskyttelse) og korrosionsbestandige handsker.
____________________________________________
Vi. Teknologiske tendenser
• Grøn syntese: Udvikl vandige fase-systemer til at reducere organisk opløsningsmiddelforbrug.
• Dopingmodifikation: Forbedre ledningsevnen ved doping med CU, AG osv.
• Produktion i stor skala: Vedtag kontinuerlige flow-reaktorer for at opnå kg-skala batches.
Posttid: Mar-21-2025