תהליך טיהור הטלוריום 7N משלב טכנולוגיות זיקוק אזורי וגמישות כיוונית. פרטי התהליך והפרמטרים העיקריים מפורטים להלן:
1. תהליך זיקוק אזורי
תכנון ציוד
סירות התכה רב-שכבתיות בעלות אזור טבעתי: קוטר 300-500 מ"מ, גובה 50-80 מ"מ, עשויות קוורץ או גרפיט בעלי טוהר גבוה.
מערכת חימום: סלילים התנגדותיים חצי עגולים עם דיוק בקרת טמפרטורה של ±0.5°C וטמפרטורת הפעלה מרבית של 850°C.
פרמטרים מרכזיים
ואקום: ≤1×10⁻³ Pa לכל אורכו כדי למנוע חמצון וזיהום.
מהירות תנועה אזורית: 2–5 מ"מ/שעה (סיבוב חד כיווני דרך ציר הנעה).
גרדיאנט טמפרטורה: 725±5°C בחזית האזור המותך, קירור ל-<500°C בקצה האחורי.
עובר: 10-15 מחזורים; יעילות הסרה >99.9% עבור זיהומים עם מקדמי הפרדה <0.1 (למשל, נחושת, פליז).
2. תהליך התגבשות כיוונית
הכנת התכה
חומר: טלוריום 5N שעבר טיהור באמצעות זיקוק אזורי.
תנאי התכה: התכה תחת גז ארצי אינרטי (טוהר ≥99.999%) בטמפרטורה של 500–520 מעלות צלזיוס באמצעות חימום אינדוקציה בתדר גבוה.
הגנה מפני התכה: כיסוי גרפיט בעל טוהר גבוה לדיכוי התנדפות; עומק בריכת ההיתוך נשמר על 80-120 מ"מ.
בקרת התגבשות
קצב גדילה: 1–3 מ"מ/שעה עם גרדיאנט טמפרטורה אנכי של 30–50 מעלות צלזיוס/ס"מ.
מערכת קירור: בסיס נחושת מקורר במים לקירור תחתון מאולץ; קירור קרינה בחלק העליון.
הפרדת זיהומים: Fe, Ni וזיהומים אחרים מועשרים בגבולות הגרעינים לאחר 3-5 מחזורי התכה מחדש, מה שמפחית את הריכוזים לרמות ppb.
3. מדדי בקרת איכות
פרמטר סטנדרטי ערך ייחוס
טוהר סופי ≥99.99999% (7N)
סך כל הזיהומים המתכתיים ≤0.1 ppm
תכולת חמצן ≤5 ppm
סטיית כיוון גביש ≤2°
התנגדות (300K) 0.1–0.3 Ω·cm
יתרונות התהליך
מדרגיות: סירות התכה בעלות אזור טבעתי רב-שכבתי מגדילות את קיבולת האצווה פי 3-5 בהשוואה לעיצובים קונבנציונליים.
יעילות: בקרת ואקום ותרמית מדויקת מאפשרת שיעורי הסרת זיהומים גבוהים.
איכות הגביש: קצב גדילה איטי במיוחד (<3 מ"מ/שעה) מבטיחים צפיפות פריקה נמוכה ושלמות גביש בודד.
טלוריום 7N מעודן זה חיוני עבור יישומים מתקדמים, כולל גלאי אינפרא אדום, תאי שמש בעלי שכבה דקה CdTe ומצעים למחצה.
הפניות:
מציינים נתונים ניסיוניים ממחקרים שעברו ביקורת עמיתים על טיהור טלוריום.
זמן פרסום: 24 במרץ 2025