Proces čistenia telúru 7N kombinuje technológie zónovej rafinácie a smerovej kryštalizácie. Kľúčové detaily a parametre procesu sú uvedené nižšie:
1. Proces rafinácie zóny
Návrh zariadení
Viacvrstvové prstencové zónové taviace lode: Priemer 300 – 500 mm, výška 50 – 80 mm, vyrobené z vysoko čistého kremeňa alebo grafitu.
Vykurovací systém: Polkruhové odporové cievky s presnosťou regulácie teploty ±0,5 °C a maximálnou prevádzkovou teplotou 850 °C.
Kľúčové parametre
Vákuum: ≤1×10⁻³ Pa v celom rozsahu, aby sa zabránilo oxidácii a kontaminácii.
Rýchlosť pohybu v zóne: 2–5 mm/h (jednosmerné otáčanie cez hnací hriadeľ).
Teplotný gradient: 725 ± 5 °C na čele roztavenej zóny, ochladzovanie na < 500 °C na zadnej hrane.
Prechody: 10–15 cyklov; účinnosť odstránenia > 99,9 % pre nečistoty s koeficientmi segregácie < 0,1 (napr. Cu, Pb).
2. Proces smerovej kryštalizácie
Príprava taveniny
Materiál: 5N telúr purifikovaný zónovou rafináciou.
Podmienky topenia: Tavené v inertnom plynnom argóne (čistota ≥99,999 %) pri teplote 500 – 520 °C s použitím vysokofrekvenčného indukčného ohrevu.
Ochrana pred tavením: Vysoko čistý grafitový kryt na potlačenie odparovania; hĺbka taveniny udržiavaná na 80 – 120 mm.
Kontrola kryštalizácie
Rýchlosť rastu: 1 – 3 mm/h s vertikálnym teplotným gradientom 30 – 50 °C/cm.
Chladiaci systém: Vodou chladená medená základňa pre nútené chladenie spodnej časti; radiačné chladenie hornej časti.
Segregácia nečistôt: Fe, Ni a ďalšie nečistoty sa po 3 – 5 cykloch pretavovania obohacujú na hraniciach zŕn, čím sa koncentrácie znižujú na úrovne ppb.
3. Metriky kontroly kvality
Parameter Štandard Hodnota Referenčná hodnota
Konečná čistota ≥99,99999 % (7N)
Celkové kovové nečistoty ≤0,1 ppm
Obsah kyslíka ≤5 ppm
Odchýlka orientácie kryštálov ≤2°
Merný odpor (300 K) 0,1–0,3 Ω·cm
Výhody procesu
Škálovateľnosť: Viacvrstvové prstencové zónové taviace lode zvyšujú kapacitu vsádzky 3 – 5-krát v porovnaní s konvenčnými konštrukciami.
Účinnosť: Presná regulácia vákua a teploty umožňuje vysokú rýchlosť odstraňovania nečistôt.
Kvalita kryštálov: Ultra pomalé rýchlosti rastu (<3 mm/h) zabezpečujú nízku hustotu dislokácií a integritu monokryštálov.
Toto rafinované 7N telúr je kľúčové pre pokročilé aplikácie vrátane infračervených detektorov, tenkovrstvových solárnych článkov CdTe a polovodičových substrátov.
Referencie:
označujú experimentálne údaje z recenzovaných štúdií o čistení telúru.
Čas uverejnenia: 24. marca 2025