1. Кереш сүз

Incинк теллурид (ZnTe) - II-VI төркем ярымүткәргеч материалы, туры тасма структурасы. Бүлмә температурасында аның полосасы якынча 2,26eV, һәм ул оптоэлектрон җайланмаларда, кояш күзәнәкләрендә, нурланыш детекторларында һәм башка өлкәләрдә киң кулланылыш таба. Бу мәкалә цинк теллурид өчен төрле синтез процесслары белән җентекләп таныштырачак, шул исәптән каты дәүләт реакциясе, парлы транспорт, чишелешкә нигезләнгән методлар, молекуляр нур эпитаксы һ.б. Eachәрбер ысул аның принциплары, процедуралары, өстенлекләре һәм кимчелекләре, төп фикерләре белән җентекләп аңлатылачак.

2. ZnTe синтезы өчен каты-дәүләт реакция ысулы

2.1 Принцип

Каты дәүләт реакциясе ысулы - цинк теллурид әзерләү өчен иң традицион ысул, монда югары чисталыклы цинк һәм теллурий ZnTe формалаштыру өчен югары температурада турыдан-туры реакция ясыйлар:

Zn + Te → ZnTe

2.2 җентекле процедура

2.2.1 Чимал әзерләү

1. Материалны сайлау: Чиста чисталык цинк гранулаларын һәм телурий кисәкләрен чисталык ≥99.999% кулланыгыз.
2. Материаль алдан карау:
   • Incинк белән эшкәртү: surfaceир өстендәге оксидларны чыгару, деонизацияләнгән су белән юу, сусыз этанол белән юу, һәм ниһаять, вакуум мичендә 2 сәгать 2 минут эчендә эретелгән гидрохлор кислотасына (5%) 1 минут чумыгыз.
   • Теллурий белән эшкәртү: Беренче тапкыр акваториягә чумыгыз (HNO₃: HCl = 1: 3), өслек оксидларын чыгару өчен, нейтральгә кадәр деонизацияләнгән су белән юыгыз, сусыз этанол белән юыгыз, һәм ахыр чиктә вакуум мичендә 3 сәгать киптерегез.
3. Ighлчәү: чималны стохиометрик нисбәттә үлчәгез (Zn: Te = 1: 1). Highгары температурада цинк ватилизациясен исәпкә алып, 2-3% артык булырга мөмкин.

2.2.2 Материал катнашу

1. Тегермән һәм катнашу: үлчәү цинк һәм теллурийны агат минометына урнаштырыгыз һәм 30 минут аргон белән тутырылган перчаткага бертөрле кушылганчы тарттырыгыз.
2. Пелетизация: Катнаш порошокны формага салыгыз һәм 10-15МПа басымы астында 10-20 мм диаметрлы гранатларга басыгыз.

2.2.3 Реакция судноларын әзерләү

1. Кварц трубасын эшкәртү: югары чисталыклы кварц трубаларын сайлагыз (эчке диаметры 20-30 мм, дивар калынлыгы 2-3 мм), башта акваториядә 24 сәгать чумыгыз, деонизацияләнгән су белән яхшылап юыгыз һәм 120 ° C мичтә киптерегез.
2. Эвакуация: чимал гранатларын кварц трубасына урнаштырыгыз, вакуум системасына тоташтырыгыз һәм ≤10⁻³Pa эвакуацияләгез.
3. Мөһерләү: водород-кислород ялкыны ярдәмендә кварц трубасын мөһерләгез, һава үткәрүчәнлеге өчен mm50 мм мөһер озынлыгын тәэмин итегез.

2.2.4 Temгары температура реакциясе

1. Беренче җылыту этабы: мөһерләнгән кварц трубасын труба миченә урнаштырыгыз һәм 400 ° C ка кадәр 2-3 ° C / минутта җылытыгыз, цинк һәм теллурий арасында башлангыч реакция өчен 12 сәгать тотып торыгыз.
2. Икенче җылыту этабы: 950-1050 ° C кадәр җылытуны дәвам итегез (1100 ° C кварц йомшарту ноктасы астында) 1-2 ° C / минутта, 24-48 сәгать тотып торыгыз.
3. Трубаны селкетү: temperatureгары температуралы этапта мичне 2 сәгать саен 45 ° ка ябыштырыгыз һәм реакторларның яхшылап катнашуын тәэмин итү өчен берничә тапкыр ташлагыз.
4. Суыту: Реакция тәмамланганнан соң, җылылык стрессы аркасында үрнәк ярылмасын өчен, 0,5-1 ° C / минутта бүлмә температурасына әкрен генә салкын.

2.2.5 Продукцияне эшкәртү

1. Продукцияне бетерү: перчаткада кварц трубасын ачыгыз һәм реакция продуктын алыгыз.
2. Тегермән: эшкәртелмәгән материалны чыгару өчен продуктны порошокка әйләндерегез.
3. Аннальинг: Порошокны 600 ° C аргон атмосферасында 8 сәгать эчендә эчке стрессны җиңеләйтү һәм кристалллыгын яхшырту өчен.
4. Характеристика: Фазаның чисталыгын һәм химик составын раслау өчен XRD, SEM, EDS һ.б. эшләгез.

2.3 Процесс параметрларын оптимизацияләү

1. Температура белән идарә итү: Оптималь реакция температурасы 1000 ± 20 ° C. Түбән температура тулы булмаган реакциягә китерергә мөмкин, ә югары температура цинк ватилизациясенә китерергә мөмкин.
2. Вакыт белән идарә итү: тулы реакцияне тәэмин итү өчен вакыт тоту ≥24 сәгать булырга тиеш.
3. Суыту темплары: әкрен суыту (0,5-1 ° C / мин) зуррак кристалл бөртекләре бирә.

2.4 өстенлекләр һәм кимчелекләр анализы

Уңай яклары:

• Гади процесс, түбән җиһаз таләпләре
• Партия җитештерү өчен яраклы
• Productгары продукт чисталыгы

Кимчелекләр:

• Reactionгары реакция температурасы, югары энергия куллану
• Бердәм булмаган ашлык күләмен бүлү
• Аз күләмдә эшкәртелмәгән материаллар булырга мөмкин

3. ZnTe синтезы өчен пар ташу ысулы

3.1 Принцип

Пар ташу ысулы реактор парларын түбән температуралы зонага ташу өчен ташучы газ куллана, температура градиентларын контрольдә тотып ZnTe юнәлешле үсешенә ирешә. Йод гадәттә транспорт агенты буларак кулланыла:

ZnTe (лар) + I₂ (g) ⇌ ZnI₂ (g) + 1/2Te₂ (g)

3.2 җентекле процедура

3.2.1 Чимал әзерләү

1. Материал сайлау: Чиста ZnTe порошогын (чисталыгы ≥99.999%) яки стохиометрик катнаш Zn һәм Te порошокларын кулланыгыз.
2. Транспорт агентын әзерләү: югары чисталыклы йод кристаллары (чисталыгы ≥99.99%), 5-10мг / см³ реакция трубасы күләме.
3. Кварц трубасын дәвалау: каты-реакция ысулы белән бер үк, ләкин озынрак кварц трубалары (300-400 мм) кирәк.

3.2.2 Трубаны йөкләү

1. Материал урнаштыру: ZnTe порошогын яки Zn + Te катнашмасын кварц трубасының бер очына урнаштырыгыз.
2. Йод өстәү: перчатка тартмасындагы кварц трубасына йод кристаллары кушыгыз.
3. Эвакуация: ≤10⁻³Па.
4. Мөһерләү: трубаны горизонталь тотып, водород-кислород ялкыны белән мөһерләгез.

3.2.3 Температура градиентын урнаштыру

1. Кайнар зонаның температурасы: 850-900 ° C ка кадәр.
2. Салкын зонаның температурасы: 750-800 ° C.
3. Градиент зонаның озынлыгы: якынча 100-150 мм.

3.2.4 .сеш процессы

1. Беренче этап: 3 ° C / минутта 500 ° C кадәр җылыт, йод белән чимал арасында башлангыч реакция өчен 2 сәгать тот.
2. Икенче этап: билгеләнгән температурага җылытуны дәвам итегез, температура градиентын саклагыз һәм 7-14 көн үсә.
3. Суыту: growthсеш тәмамланганнан соң, бүлмә температурасына 1 ° C / минутта салкын.

3.2.5 Продукция җыю

1. Трубаны ачу: перчаткада кварц трубасын ачу.
2. Коллекция: ZnTe салкын очында бер кристалл туплагыз.
3. Чистарту: Ультратавышлы сусыз этанол белән 5 минут чистартылган йодны чыгару өчен.

3.3 Процесс белән идарә итү пунктлары

1. Йод күләмен контрольдә тоту: Йод концентрациясе транспорт тизлегенә тәэсир итә; оптималь диапазон 5-8мг / см³.
2. Температура градиенты: 50-100 ° C градиентны саклагыз.
3. Timeсеш вакыты: теләгән кристалл зурлыгына карап, гадәттә 7-14 көн.

3.4 Уңай яклар һәм кимчелекләр анализы

Уңай яклары:

• Singleгары сыйфатлы бер кристаллны алырга мөмкин
• Зур кристалл зурлыклары
• Purгары чисталык

Кимчелекләр:

• Озын үсеш цикллары
• Equipmentгары җиһаз таләпләре
• Аз уңыш

4. ZnTe Наноматериал синтез өчен чишелешкә нигезләнгән ысул

4.1 Принцип

Чишелешкә нигезләнгән ысуллар ZnTe нанопартикларын яки нановирларны әзерләү өчен прекурсор реакцияләрен контрольдә тота. Типик реакция:

Zn²⁺ + HTe⁻ + OH⁻ → ZnTe + H₂O

4.2 җентекле процедура

4.2.1 Реагент әзерләү

1. Incинк чыганагы: incинк асетат (Zn (CH₃COO) ₂ · 2H₂O), чисталыгы ≥99.99%.
2. Теллурий чыганагы: Теллурий диоксиды (TeO₂), чисталыгы ≥99.99%.
3. Агентны киметү: Натрий борохидрид (NaBH₄), чисталыгы ≥98%.
4. Эреткечләр: Дионлаштырылган су, этиленедиамин, этанол.
5. Сирфактант: Сетилтриметиламмоний бромид (CTAB).

4.2.2 Теллурий Прекурсоры әзерләү

1. Чишелеш әзерләү: 0,1 ммол TeO₂ны 20мл деонизацияләнгән суда эрегез.
2. Кыскарту реакциясе: 0,5 ммол NaBH₄ кушыгыз, HTe⁻ эремәсе чыгару өчен 30 минутка магнит белән куегыз.
   TeO₂ + 3BH₄⁻ + 3H₂O → HTe⁻ + 3B (OH) ₃ + 3H₂↑
3. Саклаучы атмосфера: Оксидлашу өчен азот агымын саклагыз.

4.2.3 ZnTe Нанопартик синтезы

1. Incинк чишелешен әзерләү: 0,1 ммол цинк асетатны 30мл этиленедиаминда эрегез.
2. Катнаш реакция: HTe⁻ эремәсен әкрен генә цинк эремәсенә кушыгыз, 80 ° C температурада 6 сәгать реакцияләгез.
3. Centентрифугация: реакциядән соң, центрифуга 10,000 минутта 10 минут эчендә продукт җыярга.
4. Washу: этанол һәм деонизацияләнгән су белән альтернатив юу.
5. Киптерү: вакуум 60 ° C ка 6 сәгать коры.

4.2.4 ZnTe Nanowire синтезы

1. Шаблон өстәү: цинк эремәсенә 0,2г CTAB кушыгыз.
2. Гидротермик реакция: Катнаш эремәне 50мл Тефлон белән тезелгән автоклавга күчерегез, 180 ° C температурада 12 сәгать эшләгез.
3. Посттан эшкәртү: Нанопартиклар белән бер үк.

4.3 Процесс параметрларын оптимизацияләү

1. Температура белән идарә итү: нанопартиклар өчен 80-90 ° C, нановирлар өчен 180-200 ° C.
2. pH кыйммәте: 9-11 арасында саклагыз.
3. Реакция вакыты: нанопартиклар өчен 4-6 сәгать, нановирлар өчен 12-24 сәгать.

4.4 Уңай яклар һәм кимчелекләр анализы

Уңай яклары:

• Түбән температура реакциясе, энергияне сак тоту
• Контрольдә тотыла торган морфология һәм зурлык
• Зур җитештерү өчен яраклы

Кимчелекләр:

• Продукциядә пычраклык булырга мөмкин
• Посттан эшкәртү таләп ителә
• Түбән кристалл сыйфаты

5. ZnTe Нечкә фильм әзерләү өчен молекуляр нур эпитаксы (MBE)

5.1 Принцип

MBE ZnTe бер кристалл нечкә фильмнарны Zn һәм Te молекуляр нурларын ультра югары вакуум шартларында субстратка юнәлтеп үстерә, нур агымы һәм субстрат температурасын төгәл контрольдә тота.

5.2 җентекле процедура

5.2.1 Система әзерләү

1. Вакуум системасы: вакуум ≤1 × 10⁻⁸Па.
2. Чыганак әзерләү:
   • Incинк чыганагы: 6N югары чисталыклы цинк.
   • Теллурий чыганагы: ПБНда 6N югары чисталыклы теллурий.
3. Субстрат әзерләү:
   • Гадәттә кулланылган GaAs (100) субстрат.
   • Субстрат чистарту: Органик эретүче чистарту → кислотаны чистарту → деонизацияләнгән су юу → азотны киптерү.

5.2.2 .сеш процессы

1. Субстратны чыгару: 200 ° C температурада 1 сәгать пешерегез, өслек адсорбатларын бетерү өчен.
2. Оксидны чыгару: 580 ° C кадәр җылылык, өслек оксидларын чыгару өчен 10 минут тотып торыгыз.
3. Буфер катламының үсеше: салкын 300 ° C, 10nm ZnTe буфер катламын үстерегез.
4. Төп үсеш:
   • Субстрат температурасы: 280-320 ° C.
   • Incинк нуры эквивалент басымы: 1 × 10⁻⁶ Торр.
   • Теллурий нуры эквивалент басым: 2 × 10⁻⁶ Торр.
   • V / III нисбәте 1,5-2.0.
   • Rateсеш темплары: 0,5-1μм / с.
5. Аннальинг: growthскәч, анналь 250 ° C 30 минут эчендә.

5.2.3 Ситу-мониторинг

1. RHEED Мониторингы: surfaceир өслеген реконструкцияләү һәм үсеш режимын реаль вакытта күзәтү.
2. Масса спектрометриясе: молекуляр нур интенсивлыгын күзәтегез.
3. Инфракызыл термометрия: субстрат температурасын төгәл контрольдә тоту.

5.3 Процесс белән идарә итү пунктлары

1. Температура белән идарә итү: субстрат температурасы кристалл сыйфатына һәм өслек морфологиясенә тәэсир итә.
2. Beam Flux Ratio: Te / Zn нисбәте җитешсезлек төрләренә һәм концентрацияләренә тәэсир итә.
3. Rсеш темплары: түбән темплар кристалл сыйфатын яхшырта.

5.4 Уңай яклар һәм кимчелекләр анализы

Уңай яклары:

• Төгәл композиция һәм допинг контроле.
• Singleгары сыйфатлы бер кристалл фильмнар.
• Атом яссы өслекләргә ирешеп була.

Кимчелекләр:

• Кымбат җиһаз.
• Әкрен үсеш темплары.
• Алга киткән оператив осталык таләп итә.

6. Башка синтез ысуллары

6.1 Химик пар парламенты (CVD)

1. Прекурсорлар: Дитилзинк (DEZn) һәм диисопропилтеллурид (DIPTe).
2. Реакция температурасы: 400-500 ° C.
3. Ташучы газ: югары чисталыклы азот яки водород.
4. Басым: Атмосфера яки түбән басым (10-100Торр).

6.2 rылылык парга әйләнү

1. Чыганак материалы: ZnTe порошогы.
2. Вакуум дәрәҗәсе: ≤1 × 10⁻⁴Па.
3. Парлану температурасы: 1000-1100 ° C.
4. Субстрат температурасы: 200-300 ° C.

7. Йомгаклау

Incинк теллуридын синтезлау өчен төрле ысуллар бар, аларның һәрберсенең үз өстенлекләре һәм кимчелекләре бар. Каты дәүләт реакциясе күпчелек материал әзерләү өчен яраклы, парлы транспорт югары сыйфатлы бер кристалл бирә, чишелеш ысуллары наноматериаллар өчен идеаль, һәм MBE югары сыйфатлы нечкә фильмнар өчен кулланыла. Практик кушымталар югары җитештерүчән ZnTe материалларын алу өчен процесс параметрларын катгый контрольдә тотып, таләпләргә нигезләнеп тиешле ысул сайларга тиеш. Киләчәк юнәлешләргә түбән температуралы синтез, морфология контроле, допинг процессын оптимизацияләү керә.