Zink telluride (ZnTE), een belangrijk II-VI halfgeleidermateriaal, wordt veel gebruikt in infrarooddetectie, zonnecellen en opto-elektronische apparaten. Recente vooruitgang in nanotechnologie en groene chemie hebben de productie ervan geoptimaliseerd. Hieronder staan de huidige mainstream ZnTE -productieprocessen en belangrijke parameters, inclusief traditionele methoden en moderne verbeteringen:
________________________________________________
I. Traditioneel productieproces (directe synthese)
1. Bereiding van grondstof
• Zink met hoge zuiverheid (Zn) en tellurium (TE): zuiverheid ≥99,999% (5n graad), gemengd in een molaire verhouding van 1: 1.
• Beschermend gas: hoge zuiverheidsargon (AR) of stikstof (N₂) om oxidatie te voorkomen.
2. Processtroom
• Stap 1: vacuüm smeltensynthese
o Meng Zn en TE -poeders in een kwartsbuis en evacueer naar ≤10⁻³ PA.
o Verwarmingsprogramma: warmte op 5-10 ° C/min tot 500 - 700 ° C, houd 4-6 uur vast.
o Reactievergelijking: Zn+TE → ΔZntezn+TeAznte
• Stap 2: gloeien
o Gloei het ruwe product op 400 - 500 ° C gedurende 2-3 uur om roosterdefecten te verminderen.
• Stap 3: Crushing and Sieving
o Gebruik een kogelmolen om het bulkmateriaal te malen tot de grootte van de doeldeeltjes (kogelballen met hoge energie voor nanoschaal).
3. Belangrijkste parameters
• Temperatuurregelingsnauwkeurigheid: ± 5 ° C
• Koelsnelheid: 2-5 ° C/min (om thermische spanningsscheuren te voorkomen)
• Grondstofdeeltjesgrootte: Zn (100–200 mesh), TE (200 - 300 mesh)
________________________________________________
II. Modern verbeterd proces (Solvothermal -methode)
De solvothermische methode is de mainstream -techniek voor het produceren van nanoschaal ZnTE, en biedt voordelen zoals controleerbare deeltjesgrootte en een laag energieverbruik.
1. Grondstoffen en oplosmiddelen
• Voorlopers: zinknitraat (Zn (no₃) ₂) en natriumtelluriet (Na₂teo₃) of tellurium poeder (TE).
• Reducerende middelen: hydrazinehydraat (n₂h₄ · h₂o) of natriumborohydride (NABH₄).
• Oplosmiddelen: ethyleendiamine (EDA) of gedeïoniseerd water (DI Water).
2. Processtroom
• Stap 1: voorlopers ontbinding
o Los Zn (no₃) ₂ en na₂teo₃ op in een molaire verhouding van 1: 1 in het oplosmiddel onder roeren.
• Stap 2: reductiereactie
o Voeg het reductiemiddel toe (bijv. N₂h₄ · h₂o) en sluit af in een hoogdrukautoclaaf.
o Reactievoorwaarden:
Temperatuur: 180–220 ° C
Tijd: 12–24 uur
Druk: zelf gegenereerd (3-5 MPa)
o Reactievergelijking: Zn2 ++ TEO32-+reducerend middel → Znte+BYproducts (bijv. H₂o, N₂) Zn2 ++ TEO32−+Reducerend agent → Znte+Byproducten (bijv. H₂o, N₂)
• Stap 3: na de behandeling
o Centrifuge om het product te isoleren, 3-5 keer wassen met ethanol en DI -water.
o Droog onder vacuüm (60-80 ° C gedurende 4-6 uur).
3. Belangrijkste parameters
• Voorloperconcentratie: 0,1-0,5 mol/l
• PH -controle: 9–11 (alkalische omstandigheden geven de voorkeur aan reactie)
• Controle van deeltjesgrootte: pas af via het oplosmiddeltype (bijv. EDA levert nanodraden op; waterige fase levert nanodeeltjes op).
________________________________________________
Iii. Andere geavanceerde processen
1. Chemische dampafzetting (CVD)
• Toepassing: dunne-filmbereiding (bijv. Zonnecellen).
• Voorlopers: diethylzinc (Zn (c₂h₅) ₂) en diethyltellurium (te (c₂h₅) ₂).
• Parameters:
o Depositie Temperatuur: 350–450 ° C
O Carrier Gas: H₂/AR -mengsel (stroomsnelheid: 50-100 SCCM)
o Druk: 10⁻²-10⁻³ Torr
2. Mechanische legering (balfrees)
• Kenmerken: oplosmiddelvrije synthese met lage temperatuur.
• Parameters:
O Bal-to-Powder Ratio: 10: 1
o Malentijd: 20-40 uur
o Rotatiesnelheid: 300 - 500 tpm
________________________________________________
IV. Kwaliteitscontrole en karakterisering
1. Zuiverheidsanalyse: röntgendiffractie (XRD) voor kristalstructuur (hoofdpiek bij 2θ ≈25.3 °).
2. Morfologiecontrole: transmissie -elektronenmicroscopie (TEM) voor nanodeeltjesgrootte (typisch: 10-50 nm).
3. Elementaire verhouding: energiedispersieve röntgenspectroscopie (EDS) of inductief gekoppelde plasma-massaspectrometrie (ICP-MS) om Zn ≈1: 1 te bevestigen.
________________________________________________
V. Veiligheids- en milieuoverwegingen
1. Behandeling van afvalgas: absorbeer h₂te met alkalische oplossingen (bijv. NaOH).
2. Herstel van oplosmiddel: recycle organische oplosmiddelen (bijv. EDA) via destillatie.
3. Beschermende maatregelen: gebruik gasmaskers (voor H₂te-bescherming) en corrosiebestendige handschoenen.
________________________________________________
Vi. Technologische trends
• Groene synthese: ontwikkel waterfase-systemen om het gebruik van het organische oplosmiddel te verminderen.
• Doping -modificatie: verbetering van de geleidbaarheid door te doping met Cu, Ag, enz.
• Grootschalige productie: neem continue-flow reactoren aan om kg-schaalbatches te bereiken.
Posttijd: Mar-21-2025