تفاصيل عملية نمو بلورات التيلوريوم 7N وتنقيتها مع المعايير الفنية

تجمع عملية تنقية التيلوريوم 7N بين تقنيات التكرير النطاقي والتبلور الاتجاهي. فيما يلي تفاصيل العملية الرئيسية ومعاييرها:

1. عملية تكرير المناطق
تصميم المعدات

قوارب صهر متعددة الطبقات ذات منطقة حلقية: قطر 300-500 مم، ارتفاع 50-80 مم، مصنوعة من الكوارتز عالي النقاء أو الجرافيت.
نظام التسخين: ملفات مقاومة نصف دائرية بدقة تحكم في درجة الحرارة تبلغ ±0.5 درجة مئوية ودرجة حرارة تشغيل قصوى تبلغ 850 درجة مئوية.
المعايير الرئيسية

الفراغ: ≤1×10⁻³ باسكال في جميع أنحاء الجهاز لمنع الأكسدة والتلوث.
سرعة حركة المنطقة: 2-5 مم/ساعة (دوران أحادي الاتجاه عبر عمود الدوران).
تدرج درجة الحرارة: 725±5 درجة مئوية عند مقدمة المنطقة المنصهرة، والتبريد إلى أقل من 500 درجة مئوية عند الحافة الخلفية.
عدد مرات المرور: 10-15 دورة؛ كفاءة الإزالة >99.9% للشوائب ذات معاملات الفصل <0.1 (مثل النحاس والرصاص).
2. عملية التبلور الاتجاهي
تحضير الذوبان

المادة: تيلوريوم 5N منقى عن طريق التكرير النطاقي.
ظروف الانصهار: تم صهرها تحت غاز الأرجون الخامل (≥99.999٪ نقاء) عند 500-520 درجة مئوية باستخدام التسخين بالحث عالي التردد.
الحماية من الانصهار: غطاء من الجرافيت عالي النقاء لكبح التبخر؛ يتم الحفاظ على عمق حوض الانصهار عند 80-120 مم.
التحكم في التبلور

معدل النمو: 1-3 مم/ساعة مع تدرج حراري رأسي من 30-50 درجة مئوية/سم.
نظام التبريد: قاعدة نحاسية مبردة بالماء للتبريد القسري من الأسفل؛ تبريد إشعاعي في الأعلى.
فصل الشوائب: يتم إثراء الحديد والنيكل والشوائب الأخرى عند حدود الحبيبات بعد 3-5 دورات إعادة صهر، مما يقلل التركيزات إلى مستويات جزء في المليار.
3. مقاييس مراقبة الجودة
المعلمة القيمة القياسية المرجعية
النقاء النهائي ≥99.99999% (7N)
إجمالي الشوائب المعدنية ≤ 0.1 جزء في المليون
محتوى الأكسجين ≤ 5 جزء في المليون
انحراف اتجاه البلورة ≤ 2°
المقاومة النوعية (عند 300 كلفن): 0.1–0.3 أوم·سم
مزايا العملية
قابلية التوسع: تعمل قوارب الصهر الحلقية متعددة الطبقات على زيادة سعة الدفعة بمقدار 3-5 أضعاف مقارنة بالتصاميم التقليدية.
الكفاءة: يتيح التحكم الدقيق في الفراغ والحرارة معدلات عالية لإزالة الشوائب.
جودة البلورة: تضمن معدلات النمو البطيئة للغاية (<3 مم/ساعة) انخفاض كثافة الخلع وسلامة البلورة الأحادية.
يُعد هذا التيلوريوم 7N المكرر بالغ الأهمية للتطبيقات المتقدمة، بما في ذلك أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء، والخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من كادميوم تيلورايد، وركائز أشباه الموصلات.

مراجع:
تشير إلى البيانات التجريبية من الدراسات التي تمت مراجعتها من قبل النظراء حول تنقية التيلوريوم.