7N telūro gryninimo procesas apjungia zoninio rafinavimo ir kryptinės kristalizacijos technologijas. Pagrindinės proceso detalės ir parametrai pateikti toliau:
1. Zoninio rafinavimo procesas
Įrangos projektavimas
Daugiasluoksnės žiedinės zonos lydymo valtys: skersmuo 300–500 mm, aukštis 50–80 mm, pagamintos iš didelio grynumo kvarco arba grafito.
Šildymo sistema: pusapvalės varžinės ritės, kurių temperatūros reguliavimo tikslumas yra ±0,5 °C, o maksimali darbinė temperatūra – 850 °C.
Pagrindiniai parametrai
Vakuumas: ≤1×10⁻³ Pa visame paviršiuje, kad būtų išvengta oksidacijos ir užteršimo.
Zonoje judėjimo greitis: 2–5 mm/h (sukimasis viena kryptimi per pavaros veleną).
Temperatūros gradientas: 725 ± 5 °C išlydytos zonos priekyje, atvėsimas iki <500 °C galiniame krašte.
Praeina: 10–15 ciklų; priemaišų, kurių segregacijos koeficientai <0,1 (pvz., Cu, Pb), pašalinimo efektyvumas >99,9 %.
2. Kryptinis kristalizacijos procesas
Lydymosi paruošimas
Medžiaga: 5N telūras, išgrynintas zoninio rafinavimo būdu.
Lydymosi sąlygos: Lydoma inertinėse Ar dujose (≥99,999 % grynumo) 500–520 °C temperatūroje, naudojant aukšto dažnio indukcinį kaitinimą.
Apsauga nuo lydymosi: didelio grynumo grafito danga, skirta slopinti garavimą; išlydyto metalo gylis palaikomas 80–120 mm.
Kristalizacijos kontrolė
Augimo greitis: 1–3 mm/val., vertikalus temperatūros gradientas 30–50 °C/cm.
Aušinimo sistema: Vandeniu aušinamas varinis pagrindas priverstiniam aušinimui apačioje; spinduliuojantis aušinimas viršuje.
Priemaišų atskyrimas: Fe, Ni ir kitos priemaišos praturtinamos grūdelių ribose po 3–5 perlydymo ciklų, sumažinant koncentracijas iki ppb lygio.
3. Kokybės kontrolės rodikliai
Parametras Standartas Vertė Nuoroda
Galutinis grynumas ≥99,99999% (7N)
Bendras metalinių priemaišų kiekis ≤0,1 ppm
Deguonies kiekis ≤5 ppm
Kristalų orientacijos nuokrypis ≤2°
Varža (300 K) 0,1–0,3 Ω·cm
Proceso privalumai
Mastelio keitimas: daugiasluoksnės žiedinės zonos lydymo valtys padidina partijos našumą 3–5 kartus, palyginti su įprastinėmis konstrukcijomis.
Efektyvumas: Tikslus vakuumo ir terminis valdymas leidžia greitai pašalinti priemaišas.
Kristalų kokybė: itin lėtas augimo greitis (<3 mm/h) užtikrina mažą dislokacijų tankį ir monokristalų vientisumą.
Šis rafinuotas 7N telūras yra labai svarbus pažangioms reikmėms, įskaitant infraraudonųjų spindulių detektorius, CdTe plonasluoksnes saulės baterijas ir puslaidininkinius substratus.
Nuorodos:
žymi eksperimentinius duomenis iš recenzuotų telūro gryninimo tyrimų.
Įrašo laikas: 2025 m. kovo 24 d.