Procesul de purificare a telurului 7N combină tehnologiile de rafinare zonală și cristalizare direcțională. Detaliile și parametrii cheie ai procesului sunt prezentați mai jos:
1. Procesul de rafinare a zonei
Proiectare echipamente
Nave de topire cu zonă inelară multistrat: diametru 300–500 mm, înălțime 50–80 mm, realizate din cuarț sau grafit de înaltă puritate.
Sistem de încălzire: Bobine rezistive semicirculare cu o precizie de control al temperaturii de ±0,5°C și o temperatură maximă de funcționare de 850°C.
Parametri cheie
Vid: ≤1×10⁻³ Pa pe tot parcursul procesului pentru a preveni oxidarea și contaminarea.
Viteză de deplasare pe zonă: 2–5 mm/h (rotație unidirecțională prin arborele de acționare).
Gradient de temperatură: 725±5°C la frontul zonei topite, răcire la <500°C la marginea posterioară.
Treceri: 10–15 cicluri; eficiență de îndepărtare >99,9% pentru impuritățile cu coeficienți de segregare <0,1 (de exemplu, Cu, Pb).
2. Procesul de cristalizare direcțională
Prepararea topiturii
Material: Telur 5N purificat prin rafinare zonală.
Condiții de topire: Topit sub gaz inert Ar (puritate ≥99,999%) la 500–520°C folosind încălzire prin inducție de înaltă frecvență.
Protecție împotriva topiturii: Acoperire din grafit de înaltă puritate pentru a suprima volatilizarea; adâncimea băii de topitură este menținută la 80–120 mm.
Controlul cristalizării
Rată de creștere: 1–3 mm/h cu un gradient vertical de temperatură de 30–50°C/cm.
Sistem de răcire: Bază din cupru răcită cu apă pentru răcire forțată în partea inferioară; răcire radiativă în partea superioară.
Segregarea impurităților: Fe, Ni și alte impurități sunt îmbogățite la limitele granulelor după 3-5 cicluri de retopire, reducând concentrațiile la niveluri de ppb.
3. Indicatori de control al calității
Parametru Valoare Standard Referință
Puritate finală ≥99,99999% (7N)
Impurități metalice totale ≤0,1 ppm
Conținut de oxigen ≤5 ppm
Abaterea orientării cristalului ≤2°
Rezistență (300 K) 0,1–0,3 Ω·cm
Avantajele procesului
Scalabilitate: Navele de topire cu zonă inelară multistrat cresc capacitatea lotului cu 3-5 ori mai mult în comparație cu modelele convenționale.
Eficiență: Vidul precis și controlul termic permit rate ridicate de îndepărtare a impurităților.
Calitatea cristalului: Ratele de creștere ultra-lente (<3 mm/h) asigură o densitate scăzută a dislocațiilor și integritatea monocristalină.
Acest telur rafinat de 7N este esențial pentru aplicații avansate, inclusiv detectoare cu infraroșu, celule solare cu peliculă subțire de CdTe și substraturi semiconductoare.
Referințe:
denotă date experimentale din studii evaluate de colegi privind purificarea telurului.
Data publicării: 24 martie 2025