فرآیند خالص‌سازی تلوریم 7N ترکیبی از فناوری‌های پالایش منطقه‌ای و تبلور جهت‌دار است. جزئیات و پارامترهای کلیدی فرآیند در زیر شرح داده شده است:
۱. فرآیند پالایش منطقه‌ای
طراحی تجهیزات
قایق‌های ذوب چندلایه حلقوی: قطر ۳۰۰ تا ۵۰۰ میلی‌متر، ارتفاع ۵۰ تا ۸۰ میلی‌متر، ساخته شده از کوارتز یا گرافیت با خلوص بالا.
سیستم گرمایش: کویل‌های مقاومتی نیم‌دایره‌ای با دقت کنترل دما ±۰.۵ درجه سانتیگراد و حداکثر دمای عملیاتی ۸۵۰ درجه سانتیگراد.
پارامترهای کلیدی
خلاء: ≤1×10⁻³ پاسکال در سراسر دستگاه برای جلوگیری از اکسیداسیون و آلودگی.
سرعت حرکت ناحیه: ۲ تا ۵ میلی‌متر بر ساعت (چرخش یک‌طرفه از طریق شفت محرک).
گرادیان دما: ۷۲۵±۵ درجه سانتیگراد در جبهه ناحیه مذاب، که در لبه انتهایی تا کمتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد سرد می‌شود.
تعداد دفعات عبور: ۱۰ تا ۱۵ سیکل؛ راندمان حذف > ۹۹.۹٪ برای ناخالصی‌هایی با ضریب جداسازی < ۰.۱ (مثلاً مس، سرب).
۲. فرآیند تبلور جهت‌دار
آماده‌سازی مذاب
جنس: تلوریم 5N که از طریق پالایش منطقه‌ای خالص‌سازی شده است.
شرایط ذوب: ذوب شده تحت گاز بی‌اثر آرگون (با خلوص ≥۹۹.۹۹۹٪) در دمای ۵۰۰ تا ۵۲۰ درجه سانتیگراد با استفاده از گرمایش القایی با فرکانس بالا.
محافظت از مذاب: پوشش گرافیتی با خلوص بالا برای جلوگیری از تبخیر؛ عمق حوضچه مذاب در محدوده ۸۰ تا ۱۲۰ میلی‌متر حفظ می‌شود.
کنترل تبلور
سرعت رشد: ۱ تا ۳ میلی‌متر در ساعت با گرادیان دمایی عمودی ۳۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد بر سانتی‌متر.
سیستم خنک‌کننده: پایه مسی خنک‌شونده با آب برای خنک‌سازی اجباری از پایین؛ خنک‌سازی تابشی در بالا.
جداسازی ناخالصی: آهن، نیکل و سایر ناخالصی‌ها پس از ۳ تا ۵ چرخه ذوب مجدد در مرز دانه‌ها غنی می‌شوند و غلظت آنها به سطح ppb کاهش می‌یابد.
۳. معیارهای کنترل کیفیت
مرجع مقدار استاندارد پارامتر
خلوص نهایی ≥99.99999% (7N)
کل ناخالصی‌های فلزی ≤0.1 ppm
محتوای اکسیژن ≤5 ppm
انحراف جهت گیری کریستال ≤2°
مقاومت ویژه (300 کلوین) 0.1–0.3 اهم·سانتی‌متر
مزایای فرآیند
مقیاس‌پذیری: قایق‌های ذوب منطقه‌ای حلقوی چندلایه، ظرفیت دسته‌ای را در مقایسه با طرح‌های مرسوم، ۳ تا ۵ برابر افزایش می‌دهند.
راندمان: خلاء دقیق و کنترل حرارتی، نرخ بالای حذف ناخالصی را ممکن می‌سازد.
کیفیت کریستال: نرخ رشد بسیار پایین (کمتر از 3 میلی‌متر بر ساعت) چگالی کم نابجایی‌ها و یکپارچگی تک کریستال را تضمین می‌کند.
این تلوریم 7N تصفیه‌شده برای کاربردهای پیشرفته، از جمله آشکارسازهای مادون قرمز، سلول‌های خورشیدی لایه نازک CdTe و زیرلایه‌های نیمه‌هادی، بسیار مهم است.
مراجع:
داده‌های تجربی حاصل از مطالعات بررسی‌شده توسط همتایان در مورد خالص‌سازی تلوریم را نشان می‌دهند.
زمان ارسال: 24 مارس 2025