Telluridi i zinkut (ZnTe), një material gjysmëpërçues i rëndësishëm II-VI, përdoret gjerësisht në zbulimin infra të kuq, qelizat diellore dhe pajisjet optoelektronike. Përparimet e fundit në nanoteknologji dhe kiminë e gjelbër kanë optimizuar prodhimin e tij. Më poshtë janë proceset aktuale kryesore të prodhimit të ZnTe dhe parametrat kryesorë, duke përfshirë metodat tradicionale dhe përmirësimet moderne:
_______________________________________
I. Procesi tradicional i prodhimit (sintezë direkte)
1. Përgatitja e lëndës së parë
• Zink (Zn) dhe telur (Te) me pastërti të lartë: Pastërtia ≥99.999% (grada 5N), të përziera në një raport molar 1:1.
• Gaz mbrojtës: Argon (Ar) ose azot (N₂) me pastërti të lartë për të parandaluar oksidimin.
2. Rrjedha e Procesit
• Hapi 1: Sinteza e Shkrirjes në Vakum
Përzieni pluhurat Zn dhe Te në një tub kuarci dhe evakuoni në ≤10⁻³ Pa.
Programi i ngrohjes: Ngroheni me 5–10°C/min në 500–700°C, mbajeni për 4–6 orë.
o Ekuacioni i reagimit: Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• Hapi 2: Pjekja
o Përzieni produktin e papërpunuar në 400–500°C për 2–3 orë për të zvogëluar defektet e rrjetës.
• Hapi 3: Thërrmimi dhe sitja
o Përdorni një mulli me sfera për të bluar materialin në madhësinë e grimcave të synuara (bluarje me sfera me energji të lartë për nanoshkalë).
3. Parametrat kryesorë
• Saktësia e kontrollit të temperaturës: ±5°C
• Shkalla e ftohjes: 2–5°C/min (për të shmangur çarjet nga stresi termik)
• Madhësia e grimcave të lëndës së parë: Zn (100–200 mesh), Te (200–300 mesh)
_______________________________________
II. Procesi Modern i Përmirësuar (Metoda Solvotermale)
Metoda solvotermale është teknika kryesore për prodhimin e ZnTe në shkallë nano, duke ofruar avantazhe të tilla si madhësia e kontrollueshme e grimcave dhe konsumi i ulët i energjisë.
1. Lëndët e para dhe tretësit
• Pararendësit: Nitrat zinku (Zn(NO₃)₂) dhe teluriti i natriumit (Na₂TeO₃) ose pluhuri i teluriumit (Te).
• Agjentë reduktues: Hidrat hidrazine (N₂H₄·H₂O) ose borohidrid natriumi (NaBH₄).
• Tretësit: Etilendiaminë (EDA) ose ujë i dejonizuar (ujë i DI).
2. Rrjedha e Procesit
• Hapi 1: Shpërbërja e Prekursorit
Tretni Zn(NO₃)₂ dhe Na₂TeO₃ në një raport molar 1:1 në tretës nën përzierje.
• Hapi 2: Reaksioni i Reduktimit
Shtoni agjentin reduktues (p.sh., N₂H₄·H₂O) dhe mbylleni në një autoklavë me presion të lartë.
Kushtet e reagimit:
Temperatura: 180–220°C
Koha: 12–24 orë
Presioni: Vetë-gjeneruar (3–5 MPa)
o Ekuacioni i reagimit: Zn2++TeO32−+Agjent reduktues→ZnTe+Produkte anësore (p.sh., H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+Agjent reduktues→ZnTe+Produkte anësore (p.sh., H₂O, N₂)
• Hapi 3: Pas trajtimit
o Centrifugo për të izoluar produktin, shpëlajeni 3–5 herë me etanol dhe ujë të dioksiduar.
Thajeni nën vakum (60–80°C për 4–6 orë).
3. Parametrat kryesorë
• Përqendrimi i prekursorit: 0.1–0.5 mol/L
• Kontroll i pH-it: 9–11 (kushtet alkaline favorizojnë reagimin)
• Kontrolli i madhësisë së grimcave: Rregullimi bëhet nëpërmjet llojit të tretësit (p.sh., EDA jep nanotelave; faza ujore jep nanopjesëza).
_______________________________________
III. Procese të tjera të avancuara
1. Depozitimi Kimik i Avujve (CVD)
• Zbatimi: Përgatitja e një filmi të hollë (p.sh., qelizat diellore).
• Pararendësit: Dietilzinku (Zn(C₂H₅)₂) dhe dietilteluriumi (Te(C₂H₅)₂).
• Parametrat:
Temperatura e depozitimit: 350–450°C
Gaz bartës: Përzierje H₂/Ar (shpejtësia e rrjedhjes: 50–100 sccm)
Presioni: 10⁻²–10⁻³ Torr
2. Lidhje mekanike (Frezim me sfera)
• Karakteristikat: Sintezë pa tretës, në temperaturë të ulët.
• Parametrat:
Raporti topth-pluhur: 10:1
Koha e bluarjes: 20–40 orë
Shpejtësia e rrotullimit: 300–500 rpm
_______________________________________
IV. Kontrolli i Cilësisë dhe Karakterizimi
1. Analiza e pastërtisë: Difraksioni i rrezeve X (XRD) për strukturën kristalore (maja kryesore në 2θ ≈25.3°).
2. Kontrolli i morfologjisë: Mikroskopia elektronike transmetuese (TEM) për madhësinë e nanopjesëzave (tipike: 10–50 nm).
3. Raporti elementar: Spektroskopia me rreze X me shpërndarje energjie (EDS) ose spektrometria masive me plazmë të çiftëzuar në mënyrë induktive (ICP-MS) për të konfirmuar Zn ≈1:1.
_______________________________________
V. Konsideratat e Sigurisë dhe Mjedisit
1. Trajtimi i gazrave të mbeturinave: Thithni H₂Te me tretësira alkaline (p.sh., NaOH).
2. Rikuperimi i tretësve: Ricikloni tretësit organikë (p.sh., EDA) nëpërmjet distilimit.
3. Masat mbrojtëse: Përdorni maska gazi (për mbrojtje nga H₂Te) dhe doreza rezistente ndaj korrozionit.
_______________________________________
VI. Trendet Teknologjike
• Sinteza e gjelbër: Zhvilloni sisteme me fazë ujore për të zvogëluar përdorimin e tretësit organik.
• Modifikimi i dopingut: Përmirësoni përçueshmërinë duke dopinguar me Cu, Ag, etj.
• Prodhim në shkallë të gjerë: Përdorni reaktorë me rrjedhje të vazhdueshme për të arritur sasi në shkallë kg.
Koha e postimit: 21 Mars 2025