7N-telluurin puhdistusprosessi yhdistää vyöhykeraamis- ja suuntakiteytystekniikat. Keskeiset prosessin yksityiskohdat ja parametrit on esitetty alla:
1. Vyöhykkeen jalostusprosessi
Laitteiden suunnittelu
Monikerroksiset rengasmaiset vyöhykesulatusveneet: Halkaisija 300–500 mm, korkeus 50–80 mm, valmistettu erittäin puhtaasta kvartsista tai grafiitista.
Lämmitysjärjestelmä: Puoliympyrän muotoiset resistanssikelat, joiden lämpötilan säätötarkkuus on ±0,5 °C ja enimmäiskäyttölämpötila 850 °C.
Keskeiset parametrit
Tyhjiö: ≤1×10⁻³ Pa kauttaaltaan hapettumisen ja kontaminaation estämiseksi.
Vyöhykkeen liikenopeus: 2–5 mm/h (yksisuuntainen pyöriminen käyttöakselin kautta).
Lämpötilagradientti: 725 ± 5 °C sulan vyöhykkeen etuosassa, jäähtyminen <500 °C:een takareunassa.
Läpäisykertoimet: 10–15 sykliä; poistotehokkuus >99,9 % epäpuhtauksille, joiden segregaatiokerroin on <0,1 (esim. Cu, Pb).
2. Suunnattu kiteytysprosessi
Sulatuksen valmistus
Materiaali: 5N telluuri, joka on puhdistettu vyöhykepuhdistuksella.
Sulamisolosuhteet: Sulatetaan inertissä Ar-kaasussa (puhtaus ≥99,999 %) 500–520 °C:ssa käyttäen korkeataajuista induktiokuumennusta.
Sulamisenesto: Erittäin puhdas grafiittipinnoite estää haihtumisen; sulan altaan syvyys pidetään 80–120 mm:ssä.
Kiteytyksen hallinta
Kasvunopeus: 1–3 mm/h, pystysuora lämpötilagradientti 30–50 °C/cm.
Jäähdytysjärjestelmä: Vesijäähdytteinen kuparipohja pakotettua jäähdytystä varten alhaalla; säteilyjäähdytys ylhäällä.
Epäpuhtauksien erottelu: Fe, Ni ja muut epäpuhtaudet rikastuvat raerajoilla 3–5 uudelleensulatusjakson jälkeen, mikä vähentää pitoisuudet ppb-tasolle.
3. Laadunvalvonnan mittarit
Parametri Standardi Arvo Viitearvo
Lopullinen puhtaus ≥99,99999 % (7N)
Metallien kokonaismäärä epäpuhtauksia ≤0,1 ppm
Happipitoisuus ≤5 ppm
Kiteen orientaatiopoikkeama ≤2°
Resistiivisyys (300 K) 0,1–0,3 Ω·cm
Prosessin edut
Skaalautuvuus: Monikerroksiset rengasmaiset vyöhykesulatusveneet lisäävät eräkapasiteettia 3–5 kertaa perinteisiin malleihin verrattuna.
Tehokkuus: Tarkka tyhjiö- ja lämpötilan säätö mahdollistaa korkean epäpuhtauksien poistonopeuden.
Kiteen laatu: Erittäin hidas kasvunopeus (<3 mm/h) varmistaa alhaisen dislokaatiotiheyden ja yksittäisten kiteiden eheyden.
Tämä jalostettu 7N-telluuri on kriittinen edistyneissä sovelluksissa, kuten infrapunailmaisimissa, CdTe-ohutkalvoaurinkokennoissa ja puolijohdealustoissa.
Viitteet:
tarkoittavat telluurin puhdistusta koskevista vertaisarvioiduista tutkimuksista saatua kokeellista tietoa.
Julkaisun aika: 24.3.2025