English
Ilana Akopọ ti Zinc Telluride (ZnTe)

Iroyin

Ilana Akopọ ti Zinc Telluride (ZnTe)

1. Ifihan

Zinc telluride (ZnTe) jẹ ohun elo semikondokito ẹgbẹ II-VI pataki pẹlu eto bandgap taara. Ni iwọn otutu yara, bandgap rẹ jẹ isunmọ 2.26eV, ati pe o wa awọn ohun elo jakejado ni awọn ẹrọ optoelectronic, awọn sẹẹli oorun, awọn aṣawari itankalẹ, ati awọn aaye miiran. Nkan yii yoo pese ifihan alaye si ọpọlọpọ awọn ilana iṣelọpọ fun zinc telluride, pẹlu ifasilẹ-ipinle ti o lagbara, gbigbe gbigbe, awọn ọna orisun ojutu, epitaxy tan ina molikula, bbl Ọna kọọkan yoo ṣe alaye daradara ni awọn ofin ti awọn ipilẹ rẹ, awọn ilana, awọn anfani ati awọn alailanfani, ati awọn ero pataki.

2. Ri to-State Reaction Ọna fun ZnTe Synthesis

2.1 Ilana

Ọna ifarabalẹ ti ipinlẹ ti o lagbara jẹ ọna aṣa julọ fun igbaradi zinc telluride, nibiti zinc mimọ-giga ati tellurium fesi taara ni awọn iwọn otutu giga lati dagba ZnTe:

Zn + Te → ZnTe

2.2 Alaye Ilana

2.2.1 Aise Ohun elo Igbaradi

  1. Aṣayan ohun elo: Lo awọn granules zinc mimọ-giga ati awọn lumps tellurium pẹlu mimọ ≥99.999% bi awọn ohun elo ibẹrẹ.
  2. Itọju ohun elo:
    • Itọju Zinc: Ni akọkọ ibọ sinu dilute hydrochloric acid (5%) fun iṣẹju 1 lati yọ awọn oxides dada kuro, fi omi ṣan pẹlu omi ti a ti sọ diionized, wẹ pẹlu ethanol anhydrous, ati nikẹhin gbẹ ni adiro igbale ni 60 ° C fun wakati 2.
    • Itọju Tellurium: Ni akọkọ immerse ni aqua regia (HNO₃: HCl=1: 3) fun ọgbọn-aaya 30 lati yọ awọn oxides dada kuro, fi omi ṣan pẹlu omi ti a fi omi ṣan silẹ titi di didoju, wẹ pẹlu ethanol anhydrous, ati nikẹhin gbẹ ni adiro igbale ni 80 ° C fun wakati mẹta.
  3. Iwọn: Ṣe iwọn awọn ohun elo aise ni ipin stoichiometric (Zn: Te = 1: 1). Ṣiyesi iyipada zinc ti o ṣeeṣe ni awọn iwọn otutu giga, iwọn 2-3% le ṣafikun.

2.2.2 Ohun elo Dapọ

  1. Lilọ ati Dapọ: Gbe sinkii ti o niwọn ati tellurium sinu amọ agate ati ki o lọ fun ọgbọn išẹju 30 ninu apoti ibọwọ ti o kun argon titi ti o fi dapọ ni iṣọkan.
  2. Pelletizing: Gbe awọn adalu lulú sinu kan m ati ki o tẹ sinu pellets pẹlu diameters ti 10-20mm labẹ 10-15MPa titẹ.

2.2.3 Ifaseyin ohun èlò Igbaradi

  1. Itọju Quartz Tube: Yan awọn tubes quartz ti o ga-giga (iwọn ila opin inu 20-30mm, sisanra ogiri 2-3mm), akọkọ fi sinu aqua regia fun wakati 24, fi omi ṣan daradara pẹlu omi deionized, ati ki o gbẹ ni adiro ni 120 ° C.
  2. Sisilo: Gbe awọn pellets ohun elo aise sinu tube quartz, sopọ si eto igbale, ki o si jade lọ si ≤10⁻³ Pa.
  3. Lidi: Di ​​tube quartz nipa lilo ina hydrogen-oxygen, ni idaniloju ipari ipari ≥50mm fun airtightness.

2.2.4 Ga-otutu lenu

  1. Ipele gbigbona akọkọ: Fi tube quartz ti o ni edidi sinu ileru tube ati ooru si 400 ° C ni iwọn 2-3 ° C / min, dani fun awọn wakati 12 lati gba ifarahan akọkọ laarin zinc ati tellurium.
  2. Ipele Alapapo Keji: Tẹsiwaju alapapo si 950-1050 ° C (ni isalẹ aaye rirọ quartz ti 1100 ° C) ni 1-2 ° C / min, dani fun awọn wakati 24-48.
  3. Gbigbọn tube: Lakoko ipele iwọn otutu ti o ga, tẹ ileru ni 45° ni gbogbo wakati 2 ati rọọkì ni ọpọlọpọ igba lati rii daju pe o dapọ pipe ti awọn ifaseyin.
  4. Itutu agbaiye: Lẹhin ipari ifarabalẹ, dara laiyara si iwọn otutu yara ni 0.5-1 ° C / min lati yago fun fifọ ayẹwo nitori aapọn gbona.

2.2.5 ọja Processing

  1. Yiyọ ọja kuro: Ṣii tube quartz sinu apoti ibọwọ ki o yọ ọja ifaseyin kuro.
  2. Lilọ: Fi ọja naa pada sinu lulú lati yọ eyikeyi awọn ohun elo ti a ko dahun kuro.
  3. Annealing: Anneal awọn lulú ni 600 ° C labẹ argon bugbamu fun 8 wakati lati ran lọwọ ti abẹnu wahala ati ki o mu crystallinity.
  4. Iwa-ara: Ṣe XRD, SEM, EDS, ati bẹbẹ lọ, lati jẹrisi mimọ alakoso ati akopọ kemikali.

2.3 Ilana paramita ti o dara ju

  1. Iṣakoso iwọn otutu: iwọn otutu ti o dara julọ jẹ 1000± 20°C. Awọn iwọn otutu kekere le ja si idahun ti ko pe, lakoko ti awọn iwọn otutu ti o ga julọ le fa iyipada zinc.
  2. Iṣakoso akoko: Akoko idaduro yẹ ki o jẹ awọn wakati ≥24 lati rii daju pe iṣesi pipe.
  3. Oṣuwọn itutu agbaiye: Itutu agbaiye lọra (0.5-1°C/min) n mu awọn irugbin gara ti o tobi sii.

2.4 Anfani ati alailanfani Analysis

Awọn anfani:

  • Ilana ti o rọrun, awọn ibeere ohun elo kekere
  • Dara fun iṣelọpọ ipele
  • Ga ọja ti nw

Awọn alailanfani:

  • Iwọn ifasẹyin giga, agbara agbara giga
  • Non-aṣọ ọkà iwọn pinpin
  • Le ni iye kekere ti awọn ohun elo ti ko dahun

3. Vapor Transport Ọna fun ZnTe Synthesis

3.1 Ilana

Ọna gbigbe oru n lo gaasi ti ngbe lati gbe awọn eeru reactant si agbegbe iwọn otutu kekere fun fifisilẹ, iyọrisi idagbasoke itọsọna ti ZnTe nipasẹ ṣiṣakoso awọn iwọn otutu. Iodine jẹ igbagbogbo lo bi aṣoju gbigbe:

ZnTe(s) + I₂(g) ⇌ ZnI₂(g) + 1/2Te₂(g)

3.2 Alaye Ilana

3.2.1 Aise Ohun elo Igbaradi

  1. Aṣayan ohun elo: Lo ZnTe lulú ti o ga-mimọ (mimọ ≥99.999%) tabi stoichiometrically adalu Zn ati Te powders.
  2. Igbaradi Aṣoju Ọkọ: Awọn kirisita iodine mimọ-giga (mimọ ≥99.99%), iwọn lilo 5-10mg/cm³ iwọn didun tube ifaseyin.
  3. Itọju tube Quartz: Kanna gẹgẹbi ọna ifasilẹ-ipinle to lagbara, ṣugbọn awọn tubes quartz to gun (300-400mm) nilo.

3.2.2 Tube Ikojọpọ

  1. Ibi ohun elo: Gbe ZnTe lulú tabi adalu Zn + Te ni opin kan ti tube quartz.
  2. Iyọkuro Iodine: Fi awọn kirisita iodine kun si tube quartz ninu apoti ibọwọ kan.
  3. Silọ kuro: Silọ lọ si ≤10⁻³ Pa.
  4. Lidi: Di ​​pẹlu ina hydrogen-oxygen, titọju tube petele.

3.2.3 Oṣo Didiwọn otutu

  1. Iwọn Agbegbe Gbona: Ṣeto si 850-900°C.
  2. Iwọn otutu Agbegbe Tutu: Ṣeto si 750-800°C.
  3. Gigun Agbegbe Gradient: Ni isunmọ 100-150mm.

3.2.4 Growth ilana

  1. Ipele Kinni: Ooru si 500°C ni 3°C/min, dimu fun wakati 2 lati gba esi akọkọ larin iodine ati awọn ohun elo aise.
  2. Ipele Keji: Tẹsiwaju alapapo si iwọn otutu ti a ṣeto, ṣetọju iwọn otutu otutu, ati dagba fun awọn ọjọ 7-14.
  3. Itutu: Lẹhin ipari idagbasoke, dara si iwọn otutu yara ni 1 ° C / min.

3.2.5 ọja Gbigba

  1. Ṣiṣii tube: Ṣii tube quartz sinu apoti ibọwọ kan.
  2. Gbigba: Gba awọn kirisita ẹyọkan ZnTe ni opin tutu.
  3. Ninu: Ultrasonically nu pẹlu anhydrous ethanol fun iṣẹju 5 lati yọ dada-adsorbed iodine.

3.3 Ilana Iṣakoso Points

  1. Iṣakoso Iwọn Iodine: Idojukọ iodine yoo ni ipa lori oṣuwọn gbigbe; Iwọn to dara julọ jẹ 5-8mg/cm³.
  2. Iwọn otutu: Ṣe itọju iwọn didun laarin 50-100°C.
  3. Akoko Idagba: Ni deede 7-14 ọjọ, da lori iwọn gara ti o fẹ.

3.4 Anfani ati alailanfani Analysis

Awọn anfani:

  • Awọn kirisita ẹyọkan ti o ga julọ le ṣee gba
  • Awọn titobi kirisita ti o tobi julọ
  • Ga ti nw

Awọn alailanfani:

  • Awọn akoko idagbasoke gigun
  • Awọn ibeere ohun elo giga
  • Ikore kekere

4. Ọna orisun Solusan fun ZnTe Nanomaterial Synthesis

4.1 Ilana

Awọn ọna orisun ojutu ṣakoso awọn aati iṣaju ni ojutu lati ṣeto awọn ẹwẹ titobi ZnTe tabi nanowires. Iṣe deede ni:

Zn²⁺ + HTe⁻ + OH⁻ → ZnTe + H₂O

4.2 Alaye Ilana

4.2.1 Reagent Igbaradi

  1. Orisun Zinc: Zinc acetate (Zn (CH₃COO)₂ · 2H₂O), mimọ ≥99.99%.
  2. Orisun Tellurium: Tellurium dioxide (TeO₂), mimọ ≥99.99%.
  3. Aṣoju Idinku: Sodium borohydride (NaBH₄), mimọ ≥98%.
  4. Awọn ojutu: omi ti a ti sọ diionized, ethylenediamine, ethanol.
  5. Surfactant: Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB).

4.2.2 Tellurium Precursor Igbaradi

  1. Igbaradi Solusan: Tu 0.1mmol TeO₂ sinu omi diionized 20ml.
  2. Idahun Idinku: Ṣafikun 0.5mmol NaBH₄, mu oofa fun iṣẹju 30 lati ṣe ipilẹṣẹ ojutu HTe⁻.
    TeO₂ + 3BH₄⁻ + 3H₂O → HTe⁻ + 3B(OH)₃ + 3H₂↑
  3. Afẹfẹ Aabo: Ṣe itọju ṣiṣan nitrogen jakejado lati ṣe idiwọ ifoyina.

4.2.3 ZnTe Nanoparticle Synthesis

  1. Igbaradi Solusan Zinc: Tu 0.1mmol zinc acetate sinu 30ml ethylenediamine.
  2. Idapọ Idapọ: Laiyara ṣafikun ojutu HTe⁻ si ojutu zinc, fesi ni 80°C fun wakati mẹfa.
  3. Centrifugation: Lẹhin ifaseyin, centrifuge ni 10,000rpm fun awọn iṣẹju 10 lati gba ọja naa.
  4. Fifọ: Fifọ omiiran pẹlu ethanol ati omi deionized ni igba mẹta.
  5. Gbigbe: Igbale gbẹ ni 60 ° C fun wakati 6.

4.2.4 ZnTe Nanowire Synthesis

  1. Afikun Awoṣe: Fi 0.2g CTAB kun si ojutu zinc.
  2. Idahun Hydrothermal: Gbe ojutu adalu si 50ml Teflon-ila autoclave, fesi ni 180°C fun wakati 12.
  3. Ṣiṣe-ilọsiwaju: Kanna gẹgẹbi fun awọn ẹwẹ titobi.

4.3 Ilana paramita ti o dara ju

  1. Iṣakoso iwọn otutu: 80-90 ° C fun awọn ẹwẹ titobi, 180-200 ° C fun awọn nanowires.
  2. Iye pH: Ṣetọju laarin 9-11.
  3. Akoko Idahun: Awọn wakati 4-6 fun awọn ẹwẹ titobi, awọn wakati 12-24 fun awọn nanowires.

4.4 Anfani ati alailanfani Analysis

Awọn anfani:

  • Ihuwasi iwọn otutu kekere, fifipamọ agbara
  • Mofoloji iṣakoso ati iwọn
  • Dara fun iṣelọpọ iwọn-nla

Awọn alailanfani:

  • Awọn ọja le ni awọn aimọ
  • Nilo lẹhin-processing
  • Isalẹ gara didara

5. Molecular Beam Epitaxy (MBE) fun ZnTe Tinrin Fiimu Igbaradi

5.1 Ilana

MBE ndagba ZnTe awọn fiimu tinrin-orin kirisita ẹyọkan nipasẹ didari awọn opo molikula ti Zn ati Te sori sobusitireti labẹ awọn ipo igbale giga-giga, ni deede ṣiṣakoso awọn iwọn ṣiṣan tan ina ati iwọn otutu sobusitireti.

5.2 Alaye Ilana

5.2.1 System Igbaradi

  1. Eto igbale: Ipilẹ igbale ≤1×10⁻⁸Pa.
  2. Igbaradi Orisun:
    • Orisun Zinc: 6N zinc giga-mimọ ni BN crucible.
    • Orisun Tellurium: 6N ga-mimọ tellurium ni PBN crucible.
  3. Igbaradi sobusitireti:
    • Sobusitireti GaAs(100) ti o wọpọ lo.
    • Isọdi sobusitireti: mimọ ohun elo Organic → etching acid → omi ṣan omi diionized → gbigbe nitrogen.

5.2.2 Growth Ilana

  1. Sobusitireti Outgassing: Beki ni 200°C fun wakati 1 lati yọ awọn adsorbates dada kuro.
  2. Yiyọ Oxide: Ooru si 580°C, dimu fun iṣẹju mẹwa 10 lati yọ awọn oxides dada kuro.
  3. Idagbasoke Layer Buffer: Tutu si 300°C, dagba 10nm Layer ifipamọ ZnTe.
  4. Idagba akọkọ:
    • Sobusitireti otutu: 280-320°C.
    • Zinc tan ina deede titẹ: 1×10⁻Torr.
    • Tellurium tan ina deede titẹ: 2×10⁻Torr.
    • Iwọn V / III ti a ṣakoso ni 1.5-2.0.
    • Iwọn idagbasoke: 0.5-1μm / h.
  5. Annealing: Lẹhin idagba, anneal ni 250 ° C fun ọgbọn išẹju 30.

5.2.3 Ni-Ile Abojuto

  1. Abojuto RHEED: Ṣiṣe akiyesi akoko gidi ti atunkọ dada ati ipo idagbasoke.
  2. Mass Spectrometry: Bojuto awọn kikankikan tan ina molikula.
  3. Thermometry infurarẹẹdi: Iṣakoso iwọn otutu sobusitireti kongẹ.

5.3 Ilana Iṣakoso Points

  1. Iṣakoso iwọn otutu: iwọn otutu sobusitireti ni ipa lori didara gara ati imọ-ara dada.
  2. Beam Flux Ratio: Iwọn Te/Zn ni ipa lori iru abawọn ati awọn ifọkansi.
  3. Oṣuwọn Idagba: Awọn oṣuwọn kekere ṣe ilọsiwaju didara gara.

5.4 Anfani ati alailanfani Analysis

Awọn anfani:

  • Akopọ kongẹ ati iṣakoso doping.
  • Awọn fiimu fiimu kirisita ti o ni agbara giga.
  • Atomically alapin roboto achievable.

Awọn alailanfani:

  • Gbowolori ẹrọ.
  • Awọn oṣuwọn idagbasoke ti o lọra.
  • Nilo awọn ọgbọn iṣẹ ṣiṣe ilọsiwaju.

6. Miiran Synthesis Awọn ọna

6.1 Iṣagbesori Oru Kemikali (CVD)

  1. Awọn ipilẹṣẹ: Diethylzinc (DEZn) ati diisopropyltelluride (DIPTe).
  2. Idahun otutu: 400-500 ° C.
  3. Gaasi ti ngbe: nitrogen mimọ tabi hydrogen.
  4. Ipa: Atmospheric tabi kekere titẹ (10-100Torr).

6.2 Gbona Evaporation

  1. Orisun Ohun elo: Giga-mimọ ZnTe lulú.
  2. Ipele igbale: ≤1×10⁻Pa.
  3. Igba otutu: 1000-1100 ° C.
  4. Sobusitireti otutu: 200-300 °C.

7. Ipari

Awọn ọna oriṣiriṣi wa fun sisọpọ zinc telluride, ọkọọkan pẹlu awọn anfani ati awọn alailanfani tirẹ. Ihuwasi-ipinle jẹ o dara fun igbaradi ohun elo olopobobo, gbigbe gbigbe oru n mu awọn kirisita ẹyọkan ti o ni agbara giga, awọn ọna ojutu jẹ apẹrẹ fun awọn nanomaterials, ati MBE ti lo fun awọn fiimu tinrin didara to gaju. Awọn ohun elo adaṣe yẹ ki o yan ọna ti o yẹ ti o da lori awọn ibeere, pẹlu iṣakoso to muna ti awọn ilana ilana lati gba awọn ohun elo ZnTe ti o ga julọ. Awọn itọnisọna ọjọ iwaju pẹlu iṣelọpọ iwọn otutu kekere, iṣakoso morphology, ati iṣapeye ilana doping.

Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Karun-29-2025
Lu tẹ lati wa tabi ESC lati tii