Zink Telluride (ZNTE), bahan semikonduktor II-VI yang penting, digunakan secara meluas dalam pengesanan inframerah, sel solar, dan peranti optoelektronik. Kemajuan terkini dalam nanoteknologi dan kimia hijau telah mengoptimumkan pengeluarannya. Berikut adalah proses pengeluaran ZnTe arus perdana semasa dan parameter utama, termasuk kaedah tradisional dan penambahbaikan moden:
________________________________________
I. Proses Pengeluaran Tradisional (Sintesis Langsung)
1. Penyediaan bahan mentah
• Zink kemelut tinggi (Zn) dan Tellurium (TE): kesucian ≥99.999% (gred 5n), dicampur dalam nisbah molar 1: 1.
• Gas pelindung: argon kemelut tinggi (AR) atau nitrogen (N₂) untuk mengelakkan pengoksidaan.
2. Aliran proses
• Langkah 1: Sintesis lebur vakum
o Campurkan serbuk Zn dan Te dalam tiub kuarza dan berpindah ke ≤10 ³ pa.
o Program pemanasan: Haba pada 5-10 ° C/min hingga 500-700 ° C, tahan selama 4-6 jam.
o Persamaan tindak balas: Zn+Te → ΔZnTezn+TeΔznte
• Langkah 2: Penyepuhlindapan
o Anneal produk mentah pada 400-500 ° C selama 2-3 jam untuk mengurangkan kecacatan kisi.
• Langkah 3: Menghancurkan dan Sieving
o Gunakan kilang bola untuk mengisar bahan pukal ke saiz zarah sasaran (penggilingan bola tenaga tinggi untuk nanoscale).
3. Parameter utama
• Ketepatan kawalan suhu: ± 5 ° C
• Kadar penyejukan: 2-5 ° C/min (untuk mengelakkan keretakan tekanan terma)
• Saiz zarah bahan mentah: Zn (100-200 mesh), TE (200-300 mesh)
________________________________________
Ii. Proses yang lebih baik moden (kaedah solvotermal)
Kaedah solvotermal adalah teknik arus perdana untuk menghasilkan ZnTe nanoscale, yang menawarkan kelebihan seperti saiz zarah yang dikawal dan penggunaan tenaga yang rendah.
1. Bahan mentah dan pelarut
• Prekursor: zink nitrat (Zn (no₃) ₂) dan natrium tellurite (na₂teo₃) atau serbuk tellurium (TE).
• Mengurangkan ejen: hidrazin hidrat (n₂h₄ · h₂o) atau natrium borohidrida (NABH₄).
• Pelarut: Ethylenediamine (EDA) atau air deionized (di air).
2. Aliran proses
• Langkah 1: Pembubaran Prekursor
o Larutkan zn (no₃) ₂ dan na₂teo₃ dalam nisbah molar 1: 1 dalam pelarut di bawah kacau.
• Langkah 2: Reaksi pengurangan
o Tambah ejen pengurangan (misalnya, n₂h₄ · h₂o) dan meterai dalam autoklave tekanan tinggi.
o Keadaan tindak balas:
Suhu: 180-220 ° C.
Masa: 12-24 jam
Tekanan: Diri Diri (3-5 MPa)
o Persamaan tindak balas: Zn2 ++ Teo32-+Mengurangkan ejen → ZnTe+Products (misalnya, H₂o, N₂) Zn2 ++ Teo32-+Mengurangkan Agen → ZnTe+Products (misalnya, H₂o, N₂)
• Langkah 3: Rawatan selepas
o Centrifuge untuk mengasingkan produk, basuh 3-5 kali dengan etanol dan air di.
o Kering di bawah vakum (60-80 ° C selama 4-6 jam).
3. Parameter utama
• Kepekatan prekursor: 0.1-0.5 mol/l
• Kawalan PH: 9-11 (keadaan alkali memihak kepada tindak balas)
• Kawalan saiz zarah: Laraskan melalui jenis pelarut (contohnya, EDA menghasilkan nanowires; fasa berair menghasilkan nanopartikel).
________________________________________
Iii. Proses maju yang lain
1. Pemendapan wap kimia (CVD)
• Permohonan: Penyediaan filem nipis (contohnya, sel solar).
• Prekursor: Diethylzinc (Zn (C₂h₅) ₂) dan Diethyltellurium (Te (C₂h₅) ₂).
• Parameter:
o Suhu pemendapan: 350-450 ° C
o Gas pembawa: campuran h₂/ar (kadar aliran: 50-100 sccm)
o Tekanan: 10⁻² -10 ³ Torr
2. Pengaliran mekanikal (penggilingan bola)
• Ciri-ciri: sintesis suhu rendah, pelarut rendah.
• Parameter:
o Nisbah Ball-to-Powder: 10: 1
o Milling Waktu: 20-40 jam
o Kelajuan putaran: 300-500 rpm
________________________________________
Iv. Kawalan dan Pencirian Kualiti
1. Analisis kesucian: difraksi sinar-X (XRD) untuk struktur kristal (puncak utama pada 2θ ≈25.3 °).
2. Kawalan morfologi: mikroskopi elektron penghantaran (TEM) untuk saiz nanopartikel (tipikal: 10-50 nm).
3. Nisbah Elemental: Spektroskopi X-Ray-Dispersif (EDS) atau spektrometri massa plasma (ICP-MS) yang ditambah secara induktif untuk mengesahkan Zn ≈1: 1.
________________________________________
V. Pertimbangan Keselamatan dan Alam Sekitar
1. Rawatan Gas Sisa: menyerap H₂te dengan penyelesaian alkali (contohnya, NaOH).
2. Pemulihan Pelarut: Kitar semula pelarut organik (misalnya, EDA) melalui penyulingan.
3. Langkah-langkah pelindung: Gunakan topeng gas (untuk perlindungan h₂te) dan sarung tangan tahan kakisan.
________________________________________
Vi. Trend teknologi
• Sintesis hijau: Membangunkan sistem fasa berair untuk mengurangkan penggunaan pelarut organik.
• Pengubahsuaian doping: Meningkatkan kekonduksian dengan doping dengan Cu, Ag, dll.
• Pengeluaran berskala besar: Mengadopsi reaktor aliran berterusan untuk mencapai kelompok skala Kg.
Masa Post: Mar-21-2025