II-VI குறைக்கடத்திப் பொருளான துத்தநாக டெல்லுரைடு (ZnTe), அகச்சிவப்பு கண்டறிதல், சூரிய மின்கலங்கள் மற்றும் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நானோ தொழில்நுட்பம் மற்றும் பசுமை வேதியியலில் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் அதன் உற்பத்தியை மேம்படுத்தியுள்ளன. பாரம்பரிய முறைகள் மற்றும் நவீன மேம்பாடுகள் உட்பட தற்போதைய முக்கிய ZnTe உற்பத்தி செயல்முறைகள் மற்றும் முக்கிய அளவுருக்கள் கீழே உள்ளன:
_____________________________________
I. பாரம்பரிய உற்பத்தி செயல்முறை (நேரடி தொகுப்பு)
1. மூலப்பொருள் தயாரிப்பு
• உயர்-தூய்மை துத்தநாகம் (Zn) மற்றும் டெல்லூரியம் (Te): தூய்மை ≥99.999% (5N தரம்), 1:1 மோலார் விகிதத்தில் கலக்கப்படுகிறது.
• பாதுகாப்பு வாயு: ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் தடுக்க உயர்-தூய்மை ஆர்கான் (Ar) அல்லது நைட்ரஜன் (N₂).
2. செயல்முறை ஓட்டம்
• படி 1: வெற்றிட உருகும் தொகுப்பு
o ஒரு குவார்ட்ஸ் குழாயில் Zn மற்றும் Te பொடிகளைக் கலந்து ≤10⁻³ Pa க்கு வெளியேற்றவும்.
o வெப்பமாக்கல் திட்டம்: 5–10°C/நிமிடம் முதல் 500–700°C வரை சூடாக்கி, 4–6 மணி நேரம் வைத்திருங்கள்.
o வினைச் சமன்பாடு: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• படி 2: பற்றவைத்தல்
o லேட்டிஸ் குறைபாடுகளைக் குறைக்க, கச்சாப் பொருளை 400–500°C வெப்பநிலையில் 2–3 மணி நேரம் அனல் செய்யவும்.
• படி 3: நசுக்குதல் மற்றும் சலித்தல்
o மொத்தப் பொருளை இலக்கு துகள் அளவிற்கு அரைக்க ஒரு பந்து ஆலையைப் பயன்படுத்தவும் (நானோ அளவிலான உயர் ஆற்றல் பந்து அரைத்தல்).
3. முக்கிய அளவுருக்கள்
• வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டு துல்லியம்: ±5°C
• குளிரூட்டும் வீதம்: 2–5°C/நிமிடம் (வெப்ப அழுத்த விரிசல்களைத் தவிர்க்க)
• மூலப்பொருள் துகள் அளவு: Zn (100–200 கண்ணி), Te (200–300 கண்ணி)
_____________________________________
II. நவீன மேம்படுத்தப்பட்ட செயல்முறை (கரைப்பான் வெப்ப முறை)
நானோ அளவிலான ZnTe ஐ உற்பத்தி செய்வதற்கான முக்கிய நுட்பம் கரைசல்வெப்ப முறையாகும், இது கட்டுப்படுத்தக்கூடிய துகள் அளவு மற்றும் குறைந்த ஆற்றல் நுகர்வு போன்ற நன்மைகளை வழங்குகிறது.
1. மூலப்பொருட்கள் மற்றும் கரைப்பான்கள்
• முன்னோடிகள்: துத்தநாக நைட்ரேட் (Zn(NO₃)₂) மற்றும் சோடியம் டெல்லூரைட் (Na₂TeO₃) அல்லது டெல்லூரியம் தூள் (Te).
• குறைக்கும் முகவர்கள்: ஹைட்ராஜின் ஹைட்ரேட் (N₂H₄·H₂O) அல்லது சோடியம் போரோஹைட்ரைடு (NaBH₄).
• கரைப்பான்கள்: எத்திலினெடியமைன் (EDA) அல்லது அயனியாக்கம் நீக்கப்பட்ட நீர் (DI நீர்).
2. செயல்முறை ஓட்டம்
• படி 1: முன்னோடி கலைப்பு
o Zn(NO₃)₂ மற்றும் Na₂TeO₃ ஆகியவற்றை 1:1 மோலார் விகிதத்தில் கரைப்பானில் கிளறிக் கரைக்கவும்.
• படி 2: குறைப்பு எதிர்வினை
o குறைக்கும் முகவரை (எ.கா., N₂H₄·H₂O) சேர்த்து உயர் அழுத்த ஆட்டோகிளேவில் அடைக்கவும்.
எதிர்வினை நிலைமைகள்:
வெப்பநிலை: 180–220°C
நேரம்: 12–24 மணி நேரம்
அழுத்தம்: தானாகவே உருவாகும் (3–5 MPa)
o வினை சமன்பாடு: Zn2++TeO32−+குறைக்கும் முகவர்→ZnTe+துணைப் பொருட்கள் (எ.கா., H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+குறைக்கும் முகவர்→ZnTe+துணைப் பொருட்கள் (எ.கா., H₂O, N₂)
• படி 3: சிகிச்சைக்குப் பிந்தைய காலம்
o தயாரிப்பை தனிமைப்படுத்த மையவிலக்கு, எத்தனால் மற்றும் DI தண்ணீரால் 3–5 முறை கழுவவும்.
o வெற்றிடத்தின் கீழ் உலர்த்தவும் (60–80°C வெப்பநிலையில் 4–6 மணி நேரம்).
3. முக்கிய அளவுருக்கள்
• முன்னோடி செறிவு: 0.1–0.5 மோல்/லி
• pH கட்டுப்பாடு: 9–11 (கார நிலைமைகள் எதிர்வினைக்கு சாதகமாக இருக்கும்)
• துகள் அளவு கட்டுப்பாடு: கரைப்பான் வகை வழியாக சரிசெய்யவும் (எ.கா., EDA நானோவயர்களை அளிக்கிறது; நீர் நிலை நானோ துகள்களை உருவாக்குகிறது).
_____________________________________
III. பிற மேம்பட்ட செயல்முறைகள்
1. வேதியியல் நீராவி படிவு (CVD)
• பயன்பாடு: மெல்லிய படல தயாரிப்பு (எ.கா., சூரிய மின்கலங்கள்).
• முன்னோடிகள்: டைஎத்தில்துத்தநாகம் (Zn(C₂H₅)₂) மற்றும் டைஎத்தில்டெல்லூரியம் (Te(C₂H₅)₂).
• அளவுருக்கள்:
o படிவு வெப்பநிலை: 350–450°C
o கேரியர் வாயு: H₂/Ar கலவை (ஓட்ட விகிதம்: 50–100 sccm)
o அழுத்தம்: 10⁻²–10⁻³ டோர்
2. இயந்திரக் கலவை (பந்து அரைத்தல்)
• அம்சங்கள்: கரைப்பான் இல்லாத, குறைந்த வெப்பநிலை தொகுப்பு.
• அளவுருக்கள்:
o பந்து-பொடி விகிதம்: 10:1
o அரைக்கும் நேரம்: 20–40 மணிநேரம்
o சுழற்சி வேகம்: 300–500 rpm
_____________________________________
IV. தரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் பண்புக்கூறு
1. தூய்மை பகுப்பாய்வு: படிக அமைப்புக்கான எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு விளைவு (XRD) (முக்கிய உச்சம் 2θ ≈25.3°).
2. உருவவியல் கட்டுப்பாடு: நானோ துகள் அளவுக்கான டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (TEM) (வழக்கமானது: 10–50 nm).
3. தனிம விகிதம்: Zn ≈1:1 ஐ உறுதிப்படுத்த ஆற்றல்-பரவக்கூடிய எக்ஸ்-கதிர் நிறமாலை (EDS) அல்லது தூண்டல் ரீதியாக இணைக்கப்பட்ட பிளாஸ்மா நிறை நிறமாலை (ICP-MS).
_____________________________________
V. பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பரிசீலனைகள்
1. கழிவு வாயு சிகிச்சை: காரக் கரைசல்களுடன் (எ.கா., NaOH) H₂Te ஐ உறிஞ்சவும்.
2. கரைப்பான் மீட்பு: வடிகட்டுதல் மூலம் கரிம கரைப்பான்களை (எ.கா., EDA) மறுசுழற்சி செய்யவும்.
3. பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள்: வாயு முகமூடிகள் (H₂Te பாதுகாப்பிற்காக) மற்றும் அரிப்பை எதிர்க்கும் கையுறைகளைப் பயன்படுத்தவும்.
_____________________________________
VI. தொழில்நுட்ப போக்குகள்
• பசுமை தொகுப்பு: கரிம கரைப்பான் பயன்பாட்டைக் குறைக்க நீர்-கட்ட அமைப்புகளை உருவாக்குதல்.
• ஊக்கமருந்து மாற்றம்: Cu, Ag, போன்றவற்றைக் கொண்டு ஊக்கமருந்து செலுத்துவதன் மூலம் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துதல்.
• பெரிய அளவிலான உற்பத்தி: கிலோ அளவிலான தொகுதிகளை அடைய தொடர்ச்சியான-பாய்வு உலைகளை ஏற்றுக்கொள்ளுங்கள்.
இடுகை நேரம்: மார்ச்-21-2025