สังกะสีเทลลูไรด์ (ZNTE) ซึ่งเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ II-VI ที่สำคัญถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจจับอินฟราเรดเซลล์แสงอาทิตย์และอุปกรณ์ออพโตอิเล็กทรอนิกส์ ความก้าวหน้าล่าสุดในนาโนเทคโนโลยีและเคมีสีเขียวได้ปรับการผลิตให้เหมาะสม ด้านล่างนี้เป็นกระบวนการผลิต ZnTE หลักในปัจจุบันและพารามิเตอร์สำคัญรวมถึงวิธีการดั้งเดิมและการปรับปรุงที่ทันสมัย:
-
I. กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม (การสังเคราะห์โดยตรง)
1. การเตรียมวัตถุดิบ
•สังกะสีที่มีความบริสุทธิ์สูง (Zn) และเทลเลียม (TE): ความบริสุทธิ์≥99.999% (เกรด 5N) ผสมในอัตราส่วนโมลาร์ 1: 1
•ก๊าซป้องกัน: อาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูง (AR) หรือไนโตรเจน (N₂) เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน
2. กระบวนการไหล
•ขั้นตอนที่ 1: การสังเคราะห์การหลอมสูญญากาศ
o ผสม Zn และผง TE ในหลอดควอตซ์และอพยพไปที่≤10⁻³ Pa
o โปรแกรมทำความร้อน: ความร้อนที่ 5–10 ° C/นาทีถึง 500–700 ° C ถือเป็นเวลา 4-6 ชั่วโมง
o สมการปฏิกิริยา: zn+te →Δzntezn+teΔznte
•ขั้นตอนที่ 2: การหลอม
O หลอมผลิตภัณฑ์ดิบที่ 400–500 ° C เป็นเวลา 2-3 ชั่วโมงเพื่อลดข้อบกพร่องของตาข่าย
•ขั้นตอนที่ 3: การบดขยี้และการกรอง
o ใช้โรงสีลูกเพื่อบดวัสดุจำนวนมากกับขนาดอนุภาคเป้าหมาย (การโม่ลูกบอลพลังงานสูงสำหรับระดับนาโน)
3. พารามิเตอร์คีย์
•ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ: ± 5 ° C
•อัตราการระบายความร้อน: 2–5 ° C/นาที (เพื่อหลีกเลี่ยงรอยแตกของความเครียดจากความร้อน)
•ขนาดอนุภาควัตถุดิบ: Zn (100–200 ตาข่าย), TE (200–300 mesh)
-
ii. กระบวนการที่ได้รับการปรับปรุงที่ทันสมัย (วิธี Solvothermal)
วิธีการ solvothermal เป็นเทคนิคกระแสหลักสำหรับการผลิต Znte ระดับนาโนซึ่งเสนอข้อได้เปรียบเช่นขนาดอนุภาคที่ควบคุมได้และการใช้พลังงานต่ำ
1. วัตถุดิบและตัวทำละลาย
•สารตั้งต้น: สังกะสีไนเตรต (Zn (no₃) ₂) และโซเดียมเทลลูไรต์ (Na₂teo₃) หรือผงเทลลูเรียม (TE)
•การลดสาร: ไฮดราซีนไฮเดรต (n₂h₄·h₂o) หรือโซเดียมโบโรไฮไดรด์ (Nabh₄)
•ตัวทำละลาย: ethylenediamine (EDA) หรือน้ำปราศจากไอออน (น้ำ DI)
2. กระบวนการไหล
•ขั้นตอนที่ 1: การสลายตัวของสารตั้งต้น
o ละลาย zn (no₃) ₂และna₂teo₃ในอัตราส่วนโมลาร์ 1: 1 ในตัวทำละลายภายใต้การกวน
•ขั้นตอนที่ 2: ปฏิกิริยาการลดลง
o เพิ่มสารลด (เช่นn₂h₄·h₂o) และปิดผนึกในหม้อนึ่งความดันสูง
o เงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยา:
อุณหภูมิ: 180–220 ° C
เวลา: 12–24 ชั่วโมง
ความดัน: สร้างตัวเอง (3–5 MPa)
o สมการปฏิกิริยา: Zn2 ++ TEO32−+ตัวแทนลด→ ZnTe+byproducts (เช่น, h₂o, n₂) Zn2 ++ teo32−+ตัวแทนลด→ Znte+byproducts (เช่น, h₂o, n₂)
•ขั้นตอนที่ 3: หลังการรักษา
o centrifuge เพื่อแยกผลิตภัณฑ์ล้าง 3-5 ครั้งด้วยเอทานอลและน้ำ DI
o แห้งภายใต้สุญญากาศ (60–80 ° C เป็นเวลา 4-6 ชั่วโมง)
3. พารามิเตอร์คีย์
•ความเข้มข้นของสารตั้งต้น: 0.1–0.5 mol/l
•การควบคุมค่า pH: 9–11 (เงื่อนไขอัลคาไลน์ชอบปฏิกิริยาตอบสนอง)
•การควบคุมขนาดของอนุภาค: ปรับผ่านประเภทตัวทำละลาย (เช่น EDA ให้นาโนวูร์ร์; เฟสน้ำให้อนุภาคนาโน)
-
iii. กระบวนการขั้นสูงอื่น ๆ
1. การสะสมไอเคมี (CVD)
•การใช้งาน: การเตรียมฟิล์มบาง (เช่นเซลล์แสงอาทิตย์)
•สารตั้งต้น: diethylzinc (Zn (C₂h₅) ₂) และ diethyltellurium (TE (C₂H₅) ₂)
•พารามิเตอร์:
o อุณหภูมิการสะสม: 350–450 ° C
o แก๊สพาหะ: ส่วนผสมH₂/AR (อัตราการไหล: 50–100 SCCM)
o ความดัน: 10⁻²–10⁻³ torr
2. การผสมเครื่องกล (การกัดลูก)
•คุณสมบัติ: การสังเคราะห์ที่ปราศจากตัวทำละลายและอุณหภูมิต่ำ
•พารามิเตอร์:
อัตราส่วนบอลต่อฝ่อ: 10: 1
O Time: 20–40 ชั่วโมง
o ความเร็วในการหมุน: 300–500 รอบต่อนาที
-
iv. การควบคุมคุณภาพและการจำแนกลักษณะ
1. การวิเคราะห์ความบริสุทธิ์: การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) สำหรับโครงสร้างผลึก (จุดสูงสุดหลักที่2θ≈25.3°)
2. การควบคุมสัณฐานวิทยา: กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งสัญญาณ (TEM) สำหรับขนาดอนุภาคนาโน (ทั่วไป: 10–50 นาโนเมตร)
3. อัตราส่วนองค์ประกอบ: สเปกโทรสโกปี X-ray-การกระจายพลังงาน (EDS) หรือสเปคโตรเมตรีมวลพลาสมาคู่แบบเหนี่ยวนำ (ICP-MS) เพื่อยืนยัน Zn ≈1: 1
-
V. การพิจารณาความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม
1. การบำบัดก๊าซเสีย: ดูดซับH₂TEด้วยสารละลายอัลคาไลน์ (เช่น NaOH)
2. การกู้คืนตัวทำละลาย: รีไซเคิลตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น EDA) ผ่านการกลั่น
3. มาตรการป้องกัน: ใช้หน้ากากแก๊ส (สำหรับการป้องกันH₂TE) และถุงมือที่ทนต่อการกัดกร่อน
-
VI. แนวโน้มทางเทคโนโลยี
•การสังเคราะห์สีเขียว: พัฒนาระบบเฟสน้ำเพื่อลดการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์
•การปรับเปลี่ยนยาสลบ: ปรับปรุงการนำไฟฟ้าโดยการเติมด้วย Cu, Ag, ฯลฯ
•การผลิตขนาดใหญ่: ใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบไหลอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้แบทช์ขนาดกิโลกรัม
เวลาโพสต์: 21-21-2025