झिंक टेलुराइड (झेडएनटीई) उत्पादन प्रक्रिया

झिंक टेलुराइड (झेडएनटीई), एक महत्त्वाची II-VI सेमीकंडक्टर सामग्री, अवरक्त शोध, सौर पेशी आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरली जाते. नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि ग्रीन केमिस्ट्रीमधील अलीकडील प्रगतीमुळे त्याचे उत्पादन अनुकूलित झाले आहे. खाली पारंपारिक पद्धती आणि आधुनिक सुधारणांसह सध्याच्या मुख्य प्रवाहातील झेडएनटीई उत्पादन प्रक्रिया आणि की पॅरामीटर्स आहेत:
____________________________________________
I. पारंपारिक उत्पादन प्रक्रिया (थेट संश्लेषण)
1. कच्च्या मालाची तयारी
• उच्च-शुद्धता जस्त (झेडएन) आणि टेल्यूरियम (टीई): शुद्धता ≥99.999% (5 एन ग्रेड), 1: 1 मोलर रेशोमध्ये मिसळले.
• संरक्षणात्मक वायू: ऑक्सिडेशन रोखण्यासाठी उच्च-शुद्धता आर्गॉन (एआर) किंवा नायट्रोजन (एनए).
2. प्रक्रिया प्रवाह
• चरण 1: व्हॅक्यूम वितळण्याचे संश्लेषण
o क्वार्ट्ज ट्यूबमध्ये झेडएन आणि टीई पावडर मिक्स करावे आणि ≤10⁻⁻ Pa वर जा.
o हीटिंग प्रोग्रामः 5-10 डिग्री सेल्सियस/मिनिट ते 500-700 डिग्री सेल्सियस पर्यंत उष्णता, 4-6 तास ठेवा.
o प्रतिक्रिया समीकरण: झेडएन+टीई → nzntezn+teΔznte
• चरण 2: अनीलिंग
o जालीचे दोष कमी करण्यासाठी 2-3 तास 400-500 डिग्री सेल्सिअस तापमानात क्रूड उत्पादन अनाईल करा.
• चरण 3: क्रशिंग आणि चाळणी
o लक्ष्य कण आकारात (नॅनोस्केलसाठी उच्च-उर्जा बॉल मिलिंग) बल्क मटेरियल पीसण्यासाठी बॉल मिल वापरा.
3. की ​​पॅरामीटर्स
• तापमान नियंत्रण अचूकता: ± 5 ° से.
• शीतकरण दर: 2-5 डिग्री सेल्सियस/मिनिट (थर्मल स्ट्रेस क्रॅक टाळण्यासाठी)
• कच्चा माल कण आकार: झेडएन (100-200 जाळी), टीई (200–300 जाळी)
____________________________________________
Ii. आधुनिक सुधारित प्रक्रिया (सॉल्व्होथर्मल पद्धत)
सॉल्व्होथर्मल पद्धत म्हणजे नॅनोस्केल झेडएनटीई तयार करण्यासाठी मुख्य प्रवाहातील तंत्र आहे, नियंत्रित करण्यायोग्य कण आकार आणि कमी उर्जा वापरासारखे फायदे प्रदान करतात.
1. कच्चा माल आणि सॉल्व्हेंट्स
• पूर्ववर्ती: झिंक नायट्रेट (झेडएन (न.) ₂) आणि सोडियम टेल्युराइट (नाटेओ) किंवा टेल्यूरियम पावडर (टीई).
Agents एजंट्स कमी करणे: हायड्रॅझिन हायड्रेट (n₂h₄ · h₂o) किंवा सोडियम बोरोहायड्राइड (नाभ).
• सॉल्व्हेंट्स: इथिलेनेडिआमाइन (ईडीए) किंवा डीओनाइज्ड वॉटर (डीआय वॉटर).
2. प्रक्रिया प्रवाह
• चरण 1: पूर्ववर्ती विघटन
o ढवळत असलेल्या दिवाळखोर नसलेल्या 1: 1 मोलर रेशोमध्ये zn (No₃) ₂ आणि na₂teo₃.
• चरण 2: कपात प्रतिक्रिया
o कमी करणारे एजंट (उदा., n₂h₄ · h₂o) जोडा आणि उच्च-दाब ऑटोक्लेव्हमध्ये सील करा.
o प्रतिक्रिया अटी:
 तापमान: 180-2220 ° से
 वेळ: 12-24 तास
 दबाव: स्वयं-व्युत्पन्न (3-5 एमपीए)
o प्रतिक्रिया समीकरण: झेडएन 2 ++ टीईओ 32−+एजंट कमी करणारे एजंट → झेडएनटीई+बाय -प्रॉडक्ट्स (उदा. एचओओ, एनए) झेडएन 2 ++ टीईओ 32−+एजंट कमी करणारे एजंट → झेडएनटीई+बाय प्रॉडक्ट्स (उदा. एचओ, एन)
• चरण 3: उपचारानंतर
o उत्पादन वेगळ्या करण्यासाठी सेंट्रीफ्यूज, इथेनॉल आणि डीआय वॉटरसह 3-5 वेळा धुवा.
ओ व्हॅक्यूम अंतर्गत कोरडे (4-6 तासांसाठी 60-80 डिग्री सेल्सियस).
3. की ​​पॅरामीटर्स
• पूर्ववर्ती एकाग्रता: 0.1-0.5 मोल/एल
• पीएच नियंत्रण: 9-11 (अल्कधर्मी अटी प्रतिक्रिया अनुकूल करतात)
• कण आकार नियंत्रण: सॉल्व्हेंट प्रकाराद्वारे समायोजित करा (उदा. ईडीए नॅनोव्हर्स उत्पन्न करते; जलीय टप्प्यात नॅनो पार्टिकल्स मिळतात).
____________________________________________
Iii. इतर प्रगत प्रक्रिया
1. रासायनिक वाष्प जमा (सीव्हीडी)
• अनुप्रयोग: पातळ-फिल्म तयारी (उदा. सौर पेशी).
• पूर्ववर्ती: डायथिलझिंक (झेडएन (सीएचए) ₂) आणि डायथिलटेल्यूरियम (टीई (सीएचए) ₂).
• पॅरामीटर्स:
o जमा तापमान: 350-450 ° से
o कॅरियर गॅस: एचए/एआर मिश्रण (प्रवाह दर: 50-100 एससीसीएम)
o दबाव: 10⁻² - 10⁻⁻ टॉर
2. मेकॅनिकल अ‍ॅलोयिंग (बॉल मिलिंग)
• वैशिष्ट्ये: सॉल्व्हेंट-फ्री, कमी-तापमान संश्लेषण.
• पॅरामीटर्स:
ओ बॉल-टू-पॉवर रेशो: 10: 1
ओ मिलिंग वेळ: 20-40 तास
o रोटेशन वेग: 300-500 आरपीएम
____________________________________________
Iv. गुणवत्ता नियंत्रण आणि वैशिष्ट्य
1. शुद्धता विश्लेषण: क्रिस्टल स्ट्रक्चरसाठी एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) (2θ ≈25.3 ° वर मुख्य पीक).
2. मॉर्फोलॉजी नियंत्रण: नॅनो पार्टिकल आकारासाठी ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (टीईएम) (ठराविक: 10-50 एनएम).
3. एलिमेंटल रेशियो: झेडएन ≈1: 1 ची पुष्टी करण्यासाठी ऊर्जा-वितरणास एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) किंवा इंडक्टिव्हली युग्मित प्लाझ्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (आयसीपी-एमएस).
____________________________________________
व्ही. सुरक्षा आणि पर्यावरणीय विचार
1. कचरा गॅस ट्रीटमेंट: अल्कधर्मी सोल्यूशन्स (उदा., एनओओएच) सह शोषून घ्या.
2. सॉल्व्हेंट रिकव्हरी: डिस्टिलेशनद्वारे सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स (उदा. ईडीए) रीसायकल.
3. संरक्षणात्मक उपाय: गॅस मुखवटे (एचटीई संरक्षणासाठी) आणि गंज-प्रतिरोधक हातमोजे वापरा.
____________________________________________
Vi. तांत्रिक ट्रेंड
• ग्रीन संश्लेषण: सेंद्रिय सॉल्व्हेंट वापर कमी करण्यासाठी जलीय-चरण प्रणाली विकसित करा.
• डोपिंग सुधारणे: क्यू, एजी, इ. सह डोपिंग करून चालकता वाढवा.
• मोठ्या प्रमाणात उत्पादन: केजी-स्केल बॅच साध्य करण्यासाठी सतत-प्रवाह अणुभट्ट्यांचा अवलंब करा.