Процесс очистки теллура 7N сочетает в себе технологии зонной очистки и направленной кристаллизации. Ключевые детали и параметры процесса описаны ниже:
1. Процесс зонной рафинировки
Проектирование оборудования
Многослойные кольцевые плавильные лодочки: диаметр 300–500 мм, высота 50–80 мм, изготовлены из высокочистого кварца или графита.
Система нагрева: полукруглые резистивные катушки с точностью регулирования температуры ±0,5°C и максимальной рабочей температурой 850°C.
Ключевые параметры
Вакуум: ≤1×10⁻³ Па по всей поверхности для предотвращения окисления и загрязнения.
Скорость перемещения зоны: 2–5 мм/ч (однонаправленное вращение через приводной вал).
Температурный градиент: 725±5°C на фронте зоны расплава, охлаждение до <500°C на задней кромке.
Проходит проверку: 10–15 циклов; эффективность удаления >99,9% для примесей с коэффициентами сегрегации <0,1 (например, Cu, Pb).
2. Процесс направленной кристаллизации
Подготовка расплава
Материал: теллур 5N, очищенный методом зонной плавки.
Условия плавления: плавление в инертной атмосфере аргона (чистота ≥99,999%) при температуре 500–520 °C с использованием высокочастотного индукционного нагрева.
Защита расплава: покрытие из высокочистого графита для подавления испарения; глубина расплавленной ванны поддерживается на уровне 80–120 мм.
Контроль кристаллизации
Скорость роста: 1–3 мм/ч при вертикальном температурном градиенте 30–50°C/см.
Система охлаждения: медное основание с водяным охлаждением для принудительного охлаждения снизу; радиационное охлаждение сверху.
Сегрегация примесей: Fe, Ni и другие примеси концентрируются на границах зерен после 3–5 циклов переплавки, снижая их концентрацию до уровня частей на миллиард (ppb).
3. Показатели контроля качества
Справочное значение параметра Стандартное значение
Конечная чистота ≥99,99999% (7N)
Общее содержание металлических примесей ≤0,1 ppm
Содержание кислорода ≤5 ppm
Отклонение ориентации кристалла ≤2°
Удельное сопротивление (300 К) 0,1–0,3 Ом·см
Преимущества процесса
Масштабируемость: Многослойные кольцевые плавильные лодочки увеличивают производительность в 3–5 раз по сравнению с традиционными конструкциями.
Эффективность: Точный вакуумный и терморегулирование обеспечивают высокую скорость удаления примесей.
Качество кристалла: Сверхнизкие скорости роста (<3 мм/ч) обеспечивают низкую плотность дислокаций и целостность монокристалла.
Этот усовершенствованный теллур с 7N имеет решающее значение для передовых применений, включая инфракрасные детекторы, тонкопленочные солнечные элементы на основе CdTe и полупроводниковые подложки.
Ссылки:
Обозначают экспериментальные данные из рецензируемых исследований по очистке теллура.
Дата публикации: 24 марта 2025 г.