۱. پېژندنه

زنک ټیلورایډ (ZnTe) د II-VI ګروپ یو مهم سیمیکمډکټر مواد دی چې مستقیم بینډ ګیپ جوړښت لري. د خونې په تودوخه کې، د دې بینډ ګیپ تقریبا 2.26eV دی، او دا په آپټو الیکترونیکي وسایلو، لمریز حجرو، وړانګو کشف کونکو، او نورو برخو کې پراخه غوښتنلیکونه موندلي. دا مقاله به د زنک ټیلورایډ لپاره د مختلفو ترکیب پروسو تفصيلي پیژندنه چمتو کړي، پشمول د جامد حالت غبرګون، د بخار لیږد، د محلول پر بنسټ میتودونه، مالیکولر بیم ایپیټیکسي، او نور. هره طریقه به د هغې د اصولو، پروسیجرونو، ګټو او زیانونو، او کلیدي ملاحظاتو له مخې په بشپړه توګه تشریح شي.

2. د ZnTe ترکیب لپاره د جامد حالت تعامل میتود

۲.۱ اصل

د جامد حالت تعامل طریقه د زنک ټیلورایډ چمتو کولو لپاره ترټولو دودیزه طریقه ده، چیرې چې لوړ پاکوالی زنک او ټیلوریم په مستقیم ډول په لوړه تودوخه کې تعامل کوي ترڅو ZnTe جوړ کړي:

Zn + Te → ZnTe

۲.۲ تفصيلي طرزالعمل

۲.۲.۱ د خامو موادو چمتووالی

1. د موادو انتخاب: د پیل موادو په توګه د لوړ پاکوالي لرونکي زنک دانه او ټیلوریم لومپونه وکاروئ چې خالصیت یې ≥99.999٪ وي.
2. د موادو دمخه درملنه:
   • د زنک درملنه: لومړی د سطحې اکسایډونو د لرې کولو لپاره د یوې دقیقې لپاره په ضعیف هایدروکلوریک اسید (5٪) کې ډوب کړئ، د ډیونیز شوي اوبو سره مینځل، د غیر هایدروس ایتانول سره مینځل، او په پای کې په ویکیوم تنور کې د 60 درجو سانتي ګراد په تودوخه کې د 2 ساعتونو لپاره وچ کړئ.
   • د ټیلوریم درملنه: لومړی د 30 ثانیو لپاره په ایکوا ریجیا (HNO₃:HCl=1:3) کې ډوب کړئ ترڅو سطحي اکسایډونه لرې کړئ، د ډیونیز شوي اوبو سره تر هغه وخته پورې مینځل کړئ چې بې طرفه وي، د غیر هایدروس ایتانول سره مینځل، او په پای کې په ویکیوم تنور کې د 80 درجو سانتی ګراد په تودوخه کې د 3 ساعتونو لپاره وچ کړئ.
3. وزن کول: خام مواد د سټوچیومیټریک تناسب (Zn:Te=1:1) کې وزن کړئ. په لوړه تودوخه کې د جست د احتمالي بې ثباتۍ په پام کې نیولو سره، د 2-3٪ اضافي اضافه کیدی شي.

۲.۲.۲ د موادو مخلوط کول

1. پیس کول او مخلوط کول: وزن شوی زنک او ټیلوریم په عقیق هاوان کې واچوئ او د 30 دقیقو لپاره په ارګون ډک دستکشې بکس کې تر هغه وخته پورې پیس کړئ چې په مساوي ډول مخلوط شي.
2. ګولۍ اچول: مخلوط پوډر په یوه قالب کې واچوئ او د 10-15MPa فشار لاندې د 10-20 ملي میتر قطر سره ګولۍ کې فشار ورکړئ.

۲.۲.۳ د غبرګون رګونو چمتو کول

1. د کوارټز ټیوب درملنه: د لوړ پاکوالي کوارټز ټیوبونه غوره کړئ (داخلي قطر 20-30 ملي میتر، د دیوال ضخامت 2-3 ملي میتر)، لومړی د 24 ساعتونو لپاره په اکوا ریجیا کې ډوب کړئ، د ډیونیز شوي اوبو سره په ښه توګه مینځل کړئ، او په تنور کې په 120 درجو سانتي ګراد کې وچ کړئ.
2. تخلیه: د خامو موادو ګولۍ په کوارټز ټیوب کې ځای په ځای کړئ، د ویکیوم سیسټم سره وصل کړئ، او ≤10⁻³Pa ته یې خالي کړئ.
3. مهر کول: د کوارټز ټیوب د هایدروجن-اکسیجن شعلې په کارولو سره مهر کړئ، د مهر کولو اوږدوالی ≥50mm ډاډمن کړئ ترڅو د هوا بندښت ډاډمن شي.

۲.۲.۴ د لوړې تودوخې غبرګون

1. د تودوخې لومړۍ مرحله: مهر شوی کوارټز ټیوب په یوه ټیوب فرنس کې ځای په ځای کړئ او د 2-3 ° C/min په سرعت سره 400 ° C ته تودوخه کړئ، د 12 ساعتونو لپاره یې وساتئ ترڅو د زنک او ټیلوریم ترمنځ لومړني تعامل ته اجازه ورکړئ.
2. د تودوخې دوهمه مرحله: د 950-1050 درجو سانتي ګراد (د کوارټز نرمولو نقطې 1100 درجو سانتي ګراد لاندې) ته په 1-2 درجو سانتي ګراد/دقیقه کې تودوخه دوام ورکړئ، د 24-48 ساعتونو لپاره یې وساتئ.
3. د ټیوب راکینګ: د لوړې تودوخې په مرحله کې، هر دوه ساعته وروسته فرنس په 45 درجو کې وخورئ او څو ځله ډبرې کړئ ترڅو د تعامل کونکو بشپړ مخلوط ډاډمن شي.
4. یخ کول: د عکس العمل له بشپړیدو وروسته، د خونې د تودوخې په 0.5-1°C/min کې ورو ورو یخ کړئ ترڅو د تودوخې فشار له امله د نمونې د درزیدو مخه ونیول شي.

۲.۲.۵ د محصول پروسس کول

1. د محصول لرې کول: د کوارټز ټیوب په دستکشې بکس کې خلاص کړئ او د عکس العمل محصول لرې کړئ.
2. پیس کول: محصول بیا په پوډر بدل کړئ ترڅو ټول غیر تعامل شوي مواد لرې کړئ.
3. انیل کول: د داخلي فشار کمولو او کرسټالیت ښه کولو لپاره پوډر د ارګون اتموسفیر لاندې په 600 درجو سانتي ګراد کې د 8 ساعتونو لپاره انیل کړئ.
4. ځانګړتیا: د پړاو پاکوالي او کیمیاوي جوړښت تایید لپاره XRD، SEM، EDS، او نور ترسره کړئ.

۲.۳ د پروسې پیرامیټر اصلاح کول

1. د تودوخې کنټرول: د تعامل لپاره غوره تودوخه ۱۰۰۰±۲۰ درجې سانتي ګراد ده. ټیټه تودوخه ممکن د تعامل نیمګړې پایله ولري، پداسې حال کې چې لوړه تودوخه ممکن د زنک د بې ثباتۍ لامل شي.
2. د وخت کنټرول: د بشپړ غبرګون ډاډ ترلاسه کولو لپاره د ساتلو وخت باید له 24 ساعتونو څخه کم نه وي.
3. د یخولو کچه: ورو یخولو (0.5-1°C/min) لوی کرسټال دانې تولیدوي.

۲.۴ د ګټو او زیانونو تحلیل

ګټې:

• ساده پروسه، د تجهیزاتو ټیټ اړتیاوې
• د ډله ایز تولید لپاره مناسب
• د محصول لوړ پاکوالی

زیانونه:

• د لوړ غبرګون تودوخه، د انرژۍ لوړ مصرف
• د غلې دانې د اندازې غیر یوشان ویش
• ممکن لږ مقدار غیر غبرګون شوي مواد ولري

۳. د ZnTe ترکیب لپاره د بخار لیږد طریقه

۳.۱ اصل

د بخار د لیږد طریقه د کیریر ګاز څخه کار اخلي ترڅو تعامل کونکي بخارات د ټیټ تودوخې زون ته د زیرمو لپاره انتقال کړي، د تودوخې د تدریجي کنټرولولو سره د ZnTe سمتي وده ترلاسه کوي. آیوډین معمولا د لیږدونکي اجنټ په توګه کارول کیږي:

ZnTe(s) + I₂(g) ⇌ ZnI₂(g) + 1/2Te₂(g)

۳.۲ تفصيلي طرزالعمل

۳.۲.۱ د خامو موادو چمتووالی

1. د موادو انتخاب: د لوړ پاکوالي ZnTe پوډر (پاکوالي ≥99.999٪) یا د سټوچیومیټریک مخلوط Zn او Te پوډر وکاروئ.
2. د ټرانسپورټ ایجنټ چمتووالی: د لوړ پاکوالي آیوډین کرسټالونه (پاکوالي ≥99.99٪)، د 5-10mg/cm³ تعامل ټیوب حجم خوراک.
3. د کوارټز ټیوب درملنه: د جامد حالت تعامل میتود په څیر، مګر اوږد کوارټز ټیوبونه (300-400 ملي میتر) ته اړتیا ده.

۳.۲.۲ د ټیوب بارول

1. د موادو ځای پر ځای کول: د کوارټز ټیوب په یوه پای کې د ZnTe پوډر یا Zn+Te مخلوط ځای پر ځای کړئ.
2. د آیوډین اضافه کول: د دستکشې په بکس کې د کوارټز ټیوب ته د آیوډین کرسټالونه اضافه کړئ.
3. تخلیه: تر ≤10⁻³Pa پورې تخلیه کړئ.
4. مهر کول: د هایدروجن-اکسیجن شعلې سره مهر کړئ، ټیوب افقي وساتئ.

۳.۲.۳ د تودوخې درجه بندي تنظیمول

1. د ګرم زون تودوخه: 850-900 درجو سانتي ګراد ته تنظیم کړئ.
2. د سړې سیمې تودوخه: ۷۵۰-۸۰۰ درجو سانتي ګراد ته ټاکل شوې ده.
3. د تدریجي زون اوږدوالی: تقریبا ۱۰۰-۱۵۰ ملي متره.

۳.۲.۴ د ودې پروسه

1. لومړی پړاو: د ۳ درجو سانتي ګراد په سرعت سره ۵۰۰ درجو سانتي ګراد ته تودوخه ورکړئ، د ۲ ساعتونو لپاره یې وساتئ ترڅو د آیوډین او خامو موادو ترمنځ لومړني تعامل ته اجازه ورکړئ.
2. دوهم پړاو: د ټاکل شوي تودوخې پورې تودوخه دوام ورکړئ، د تودوخې درجه وساتئ، او د 7-14 ورځو لپاره وده وکړئ.
3. یخ کول: د ودې له بشپړیدو وروسته، د خونې د حرارت درجه په 1°C/دقیقه کې یخ کړئ.

۳.۲.۵ د محصول ټولګه

1. د ټیوب پرانیستل: د کوارټز ټیوب په دستکشې بکس کې خلاص کړئ.
2. ټولګه: د ZnTe واحد کرسټالونه په سړه پای کې راټول کړئ.
3. پاکول: د سطحې جذب شوي آیوډین لرې کولو لپاره د 5 دقیقو لپاره د غیر هایدروس ایتانول سره الټراسونیک پاک کړئ.

۳.۳ د پروسې کنټرول ټکي

1. د آیوډین د مقدار کنټرول: د آیوډین غلظت د لیږد کچه اغیزه کوي؛ غوره حد 5-8mg/cm³ دی.
2. د تودوخې درجه: د ۵۰-۱۰۰ درجو سانتي ګراد دننه درجه بندي وساتئ.
3. د ودې وخت: معمولا 7-14 ورځې، د مطلوب کرسټال اندازې پورې اړه لري.

۳.۴ د ګټو او زیانونو تحلیل

ګټې:

• د لوړ کیفیت واحد کرسټالونه ترلاسه کیدی شي
• د کرسټالونو لویې اندازې
• لوړ پاکوالی

زیانونه:

• د ودې اوږده دوره
• د تجهیزاتو لوړې اړتیاوې
• کم حاصل

۴. د ZnTe نانو موادو ترکیب لپاره د حل پر بنسټ میتود

۴.۱ اصل

د حل پر بنسټ میتودونه د ZnTe نانو پارټیکلونو یا نانووایرونو چمتو کولو لپاره په محلول کې مخکیني تعاملات کنټرولوي. یو عادي تعامل دا دی:

Zn²⁺ + HTe⁻ + OH⁻ → ZnTe + H₂O

۴.۲ تفصيلي طرزالعمل

۴.۲.۱ د ریجنټ چمتووالی

1. د زنک سرچینه: د زنک اسټیټ (Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)، پاکوالی ≥99.99%.
2. د ټیلوریم سرچینه: ټیلوریم ډای اکسایډ (TeO₂)، پاکوالی ≥99.99٪.
3. د کمولو اجنټ: سوډیم بوروهایډرایډ (NaBH₄)، پاکوالی ≥98٪.
4. محلولونه: ډیونایز شوي اوبه، ایتیلینیډیامین، ایتانول.
5. د سطحې د سطحې څخه جوړونکی: سیټیلټریمیتیل امونیم برومایډ (CTAB).

۴.۲.۲ د ټیلوریم مخکینۍ چمتووالی

1. د محلول چمتو کول: 0.1mmol TeO₂ په 20 ملی لیتر ډیونایز شوي اوبو کې حل کړئ.
2. د کمولو غبرګون: 0.5mmol NaBH₄ اضافه کړئ، د HTe⁻ محلول تولیدولو لپاره د 30 دقیقو لپاره په مقناطیسي ډول وخورئ.
   TeO₂ + 3BH₄⁻ + 3H₂O → HTe⁻ + 3B(OH)₃ + 3H₂↑
3. محافظتي اتموسفیر: د اکسیډیشن مخنیوي لپاره په ټوله کې د نایتروجن جریان وساتئ.

۴.۲.۳ د ZnTe نانو ذراتو ترکیب

1. د زنک محلول چمتو کول: د 0.1 ملي مول زنک اسټیټ په 30 ملی لیتر ایتیلینیډیامین کې حل کړئ.
2. د مخلوطولو غبرګون: ورو ورو د زنک محلول ته د HTe⁻ محلول اضافه کړئ، د 6 ساعتونو لپاره په 80 درجو سانتي ګراد کې تعامل وکړئ.
3. سنټرفیوګیشن: د تعامل وروسته، د محصول راټولولو لپاره د 10 دقیقو لپاره په 10,000rpm کې سنټرفیوج کړئ.
4. مینځل: د ایتانول او ډیونایز شوي اوبو سره درې ځله په بدیل سره مینځل.
5. وچول: د ۶ ساعتونو لپاره په ۶۰ درجو سانتي ګراد کې ویکیوم وچ کړئ.

۴.۲.۴ د ZnTe نانووایر ترکیب

1. د نمونې اضافه کول: د زنک محلول ته 0.2 ګرامه CTAB اضافه کړئ.
2. د هایدروترمل تعامل: مخلوط محلول د ۵۰ ملی لیتره ټیفلون سره پوښل شوي آټوکلیو ته انتقال کړئ، د ۱۲ ساعتونو لپاره په ۱۸۰ درجو سانتي ګراد کې تعامل وکړئ.
3. د پروسس وروسته: د نانو ذراتو په څیر.

۴.۳ د پروسې پیرامیټر اصلاح کول

1. د تودوخې کنټرول: د نانو ذراتو لپاره ۸۰-۹۰ درجو سانتي ګراد، د نانو ذراتو لپاره ۱۸۰-۲۰۰ درجو سانتي ګراد.
2. د pH ارزښت: د 9-11 ترمنځ وساتئ.
3. د غبرګون وخت: د نانو ذراتو لپاره 4-6 ساعته، د نانو ذراتو لپاره 12-24 ساعته.

۴.۴ د ګټو او زیانونو تحلیل

ګټې:

• د ټیټې تودوخې غبرګون، د انرژۍ سپمول
• د کنټرول وړ مورفولوژي او اندازه
• د لویې کچې تولید لپاره مناسب

زیانونه:

• محصولات ممکن ناپاکۍ ولري
• د پروسس وروسته اړتیا لري
• د کرسټال ټیټ کیفیت

۵. د ZnTe پتلي فلم چمتو کولو لپاره مالیکولي بیم ایپیټیکسي (MBE)

۵.۱ اصل

MBE د ZnTe واحد کرسټال پتلی فلمونه د Zn او Te مالیکولر بیمونو د خورا لوړ ویکیوم شرایطو لاندې په سبسټریټ باندې مستقیم کولو سره وده کوي، په دقیق ډول د بیم فلکس تناسب او د سبسټریټ تودوخې کنټرولوي.

۵.۲ تفصيلي طرزالعمل

۵.۲.۱ د سیسټم چمتووالی

1. د ویکیوم سیسټم: د بنسټ ویکیوم ≤1×10⁻⁸Pa.
2. د سرچینې چمتووالی:
   • د زنک سرچینه: په BN کروسیبل کې د 6N لوړ پاکوالي زنک.
   • د ټیلوریم سرچینه: په PBN کروسیبل کې د 6N لوړ پاکوالي ټیلوریم.
3. د سبسټریټ چمتو کول:
   • په عام ډول کارول شوي GaAs(100) سبسټریټ.
   • د سبسټریټ پاکول: د عضوي محلول پاکول → د تیزاب ایچینګ → د اوبو ډیونایز شوي مینځل → د نایتروجن وچول.

۵.۲.۲ د ودې پروسه

1. د سبسټریټ څخه ګاز ایستل: د سطحې جذبونکي مواد لرې کولو لپاره د یو ساعت لپاره په ۲۰۰ درجو سانتی ګراد کې پخه کړئ.
2. د اکسایډ لرې کول: تر ​​۵۸۰ درجو سانتي ګراد پورې تودوخه کړئ، د سطحې اکسایډ لرې کولو لپاره د ۱۰ دقیقو لپاره ونیسئ.
3. د بفر طبقې وده: تر 300 درجو سانتي ګراد پورې سړه کړئ، د 10nm ZnTe بفر طبقې وده وکړئ.
4. اصلي وده:
   • د سبسټریټ تودوخه: 280-320 درجې سانتي ګراد.
   • د زنک بیم معادل فشار: ۱×۱۰⁻⁶ تور.
   • د ټیلوریم بیم معادل فشار: 2×10⁻⁶Torr.
   • د V/III تناسب په 1.5-2.0 کې کنټرول شوی.
   • د ودې کچه: 0.5-1μm/h.
5. انیل کول: د ودې وروسته، د 30 دقیقو لپاره په 250 درجو سانتی ګراد کې انیل کړئ.

۵.۲.۳ په ساحه کې څارنه

1. د RHEED څارنه: د سطحې بیارغونې او ودې حالت ریښتیني وخت مشاهده.
2. د ډله ییز سپیکٹرومیټري: د مالیکولي بیم شدت څارنه.
3. انفراریډ ترمامیتري: د سبسټریټ د تودوخې دقیق کنټرول.

۵.۳ د پروسې کنټرول ټکي

1. د تودوخې کنټرول: د سبسټریټ تودوخه د کرسټال کیفیت او سطحې مورفولوژي اغیزه کوي.
2. د بیم فلکس تناسب: د Te/Zn تناسب د عیب ډولونو او غلظت اغیزه کوي.
3. د ودې کچه: ټیټ نرخونه د کرسټال کیفیت ښه کوي.

۵.۴ د ګټو او زیانونو تحلیل

ګټې:

• دقیق ترکیب او د ډوپینګ کنټرول.
• د لوړ کیفیت واحد کرسټال فلمونه.
• په اټومي ډول فلیټ سطحې د لاسته راوړلو وړ دي.

زیانونه:

• ګران وسایل.
• د ودې ورو کچه.
• پرمختللي عملیاتي مهارتونو ته اړتیا لري.

۶. د ترکیب نورې طریقې

۶.۱ د کیمیاوي بخاراتو زیرمه (CVD)

1. مخکیني: ډایتیلزینک (DEZn) او ډایسوپروپیلټیلورایډ (DIPTe).
2. د غبرګون تودوخه: ۴۰۰-۵۰۰ درجو سانتي ګراد.
3. د لېږدونکي ګاز: لوړ پاکوالی نایتروجن یا هایدروجن.
4. فشار: اتموسفیر یا ټیټ فشار (۱۰-۱۰۰ ټاور).

۶.۲ حرارتي تبخیر

1. سرچینه مواد: د لوړ پاکوالي ZnTe پوډر.
2. د خلا کچه: ≤1×10⁻⁴Pa.
3. د تبخیر تودوخه: ۱۰۰۰-۱۱۰۰ درجو سانتي ګراد.
4. د سبسټریټ تودوخه: ۲۰۰-۳۰۰ درجې سانتي ګراد.

۷. پایله

د زنک ټیلورایډ ترکیب لپاره مختلف میتودونه شتون لري، چې هر یو یې خپلې ګټې او زیانونه لري. د جامد حالت تعامل د لویو موادو چمتو کولو لپاره مناسب دی، د بخار لیږد لوړ کیفیت واحد کرسټالونه تولیدوي، د حل میتودونه د نانو موادو لپاره مثالي دي، او MBE د لوړ کیفیت پتلو فلمونو لپاره کارول کیږي. عملي غوښتنلیکونه باید د اړتیاو پراساس مناسب میتود غوره کړي، د پروسې پیرامیټرو سخت کنټرول سره د لوړ فعالیت ZnTe موادو ترلاسه کولو لپاره. راتلونکي لارښوونو کې د ټیټ تودوخې ترکیب، مورفولوژي کنټرول، او د ډوپینګ پروسې اصلاح کول شامل دي.