1. הקדמה

צינק טעלוריד (ZnTe) איז א וויכטיגע II-VI גרופע האלב-קאנדוקטאר מאטעריאל מיט א דירעקטע באנדגאפ סטרוקטור. ביי צימער טעמפעראטור, איז איר באנדגאפ בערך 2.26 eV, און עס געפינט ברייטע אנווענדונגען אין אפטא-עלעקטראנישע דעווייסעס, זונ-צעלן, ראדיאציע דעטעקטארן, און אנדערע פעלדער. דער ארטיקל וועט צושטעלן א דעטאלירטע הקדמה צו פארשידענע סינטעז פראצעסן פאר צינק טעלוריד, אריינגערעכנט סארט-שטאף רעאקציע, פארע טראנספארט, לייזונג-באזירטע מעטאדן, מאלעקולארע שטראל עפיטאקסי, א.א.וו. יעדע מעטאד וועט ווערן גרינטלעך דערקלערט אין טערמינען פון אירע פרינציפן, פראצעדורן, מעלות און חסרונות, און שליסל באטראכטונגען.

2. סאָליד-שטאַט רעאַקציע מעטאָד פֿאַר ZnTe סינטעז

2.1 פּרינציפּ

די סאָליד-שטאַט רעאַקציע מעטאָדע איז די מערסט טראַדיציאָנעלע צוגאַנג פֿאַר צוגרייטן צינק טעלוריד, וואו הויך-ריינקייט צינק און טעלוריום רעאַגירן גלייך ביי הויך טעמפּעראַטורן צו פאָרמירן ZnTe:

Zn + Te → ZnTe

2.2 דעטאַלירטע פּראָצעדור

2.2.1 רוי מאַטעריאַל צוגרייטונג

1. מאַטעריאַל אויסוואַל: ניצן הויך-ריינקייט צינק גראַניולן און טעלוריום קלאַמפּס מיט ריינקייט ≥99.999% ווי סטאַרטינג מאַטעריאַלס.
2. מאַטעריאַל פאָרבאַהאַנדלונג:
   • צינק באַהאַנדלונג: ערשט איינטונקען אין פארדיןטע הידראָכלאָרישע זויער (5%) פֿאַר 1 מינוט צו באַזייַטיקן ייבערפלאַך אָקסיידן, שווענקען מיט דעיאָניזירט וואַסער, וואַשן מיט אַנהידראָוס עטאַנאָל, און לעסאָף טרוקן אין אַ וואַקוום אויוון ביי 60°C פֿאַר 2 שעה.
   • טעללוריום באַהאַנדלונג: ערשט איינטונקען אין אַקוואַ רעגיאַ (HNO₃:HCl=1:3) פֿאַר 30 סעקונדעס צו באַזייַטיקן ייבערפלאַך אָקסיידן, שווענקען מיט דעיאָניזירט וואַסער ביז נייטראַל, וואַשן מיט אַנהידראָוס עטאַנאָל, און לעסאָף טרוקן אין אַ וואַקוום אויוון ביי 80°C פֿאַר 3 שעה.
3. וועגן: וועגן די רוי מאַטעריאַלן אין סטאָיכיאָמעטרישן פּראָפּאָרציע (Zn:Te=1:1). באַטראַכטנדיק מעגלעכער צינק פאַרפליכטונג ביי הויכע טעמפּעראַטורן, קען מען צולייגן אַ 2-3% איבערפלוס.

2.2.2 מאַטעריאַל מישן

1. מאָלן און מישן: לייגט אריין דעם געוואויגן צינק און טעלוריום אין אן אַגאַט מאָרטער און מאָלט 30 מינוט אין א מיט אַרגאָן געפילטן הענטשקע קעסטל ביז עס איז גלייך געמישט.
2. פּעלעטיזירן: לייגט דעם געמישטן פּודער אין אַ פורעם און דריקט עס אין פּעלעטס מיט דיאַמעטערס פון 10-20 מם אונטער 10-15MPa דרוק.

2.2.3 רעאַקציע-געפֿעס צוגרייטונג

1. קוואַרץ רער באַהאַנדלונג: אויסקלייבן הויך-ריינקייט קוואַרץ רערן (אינעווייניקסטער דיאַמעטער 20-30 מם, וואַנט גרעב 2-3 מם), ערשט ווייקן אין אַקוואַ רעגיאַ פֿאַר 24 שעה, גוט אויסשווענקען מיט דעיאָניזירט וואַסער, און טרוקן אין אַן אויוון ביי 120°C.
2. עוואַקואַציע: לייגט די רוי מאַטעריאַל פּעלעטס אין די קוואַרץ רער, פֿאַרבינדט צו אַ וואַקוום סיסטעם, און עוואַקוירט צו ≤10⁻³Pa.
3. פֿאַרזיגלען: פֿאַרזיגלען די קוואַרץ רער מיט אַ וואַסערשטאָף-זויערשטאָף פֿלאַם, זיכער מאַכנדיק אַ פֿאַרזיגלונג לענג ≥50 מם פֿאַר לופֿטדיכטקייט.

2.2.4 הויך-טעמפּעראַטור רעאַקציע

1. ערשטע הייצונג שטאפל: לייגט אריין די פארזיגלטע קוואַרץ רער אין א רער אויוון און הייצט עס אויף צו 400°C מיט א ראטע פון ​​2-3°C/מינוט, האלטנדיג פאר 12 שעה צו דערמעגלעכן די ערשטע רעאקציע צווישן צינק און טעלוריום.
2. צווייטע הייצונג שטאפל: פאָרזעצן הייצן צו 950-1050°C (אונטערן קוואַרץ ווייכונג פונקט פון 1100°C) ביי 1-2°C/מינוט, האַלטן פֿאַר 24-48 שעה.
3. רער שאקלען: בעת דער הויך-טעמפּעראַטור בינע, בייגט דעם אויוון ביי 45° יעדע 2 שעה און שאקלט עטלעכע מאל צו זיכער מאכן א גרינטלעכע מישונג פון רעאַקטאַנטן.
4. קילן: נאָך דעם ווי די רעאַקציע איז געענדיקט, קילט עס לאַנגזאַם אָפּ ביז צימער טעמפּעראַטור ביי 0.5-1°C/מינוט צו פאַרמייַדן די מוסטער צו קראַקינג רעכט צו טערמישן דרוק.

2.2.5 פּראָדוקט פאַראַרבעטונג

1. פּראָדוקט אַרויסנעמען: עפֿנט די קוואַרץ רער אין אַ הענטשקע קעסטל און אַרויסנעמט דעם רעאַקציע פּראָדוקט.
2. מאָלן: מאָלט ווידער דעם פּראָדוקט אין פּודער צו באַזײַטיקן קיין נישט-רעאַגירטע מאַטעריאַלן.
3. אויסגליטשן: אויסגליטשן דעם פּודער ביי 600°C אונטער אַרגאָן אַטמאָספֿערע פֿאַר 8 שעה צו פֿאַרלייכטערן אינערלעכן דרוק און פֿאַרבעסערן קריסטאַליניטי.
4. כאַראַקטעריזאַציע: דורכפירן XRD, SEM, EDS, אאז"וו, צו באַשטעטיקן די ריינקייט פון די פאַזע און כעמישע זאַץ.

2.3 פּראָצעס פּאַראַמעטער אָפּטימיזאַציע

1. טעמפּעראַטור קאָנטראָל: אָפּטימאַלע רעאַקציע טעמפּעראַטור איז 1000±20°C. נידעריקערע טעמפּעראַטורן קענען רעזולטירן אין אַן אומפאַרענדיקטע רעאַקציע, בשעת העכערע טעמפּעראַטורן קענען פאַראורזאַכן צינק פאַרפליכטונג.
2. צייט קאָנטראָל: די האַלטן צייט זאָל זיין ≥24 שעה צו ענשור אַ פולשטענדיקע רעאַקציע.
3. קיל-ראטע: לאנגזאמע קילונג (0.5-1°C/מינוט) גיט גרעסערע קריסטאל-קערנדלעך.

2.4 אנאליז פון מעלות און חסרונות

מעלות:

• פּשוטער פּראָצעס, נידעריקע עקוויפּמענט רעקווייערמענץ
• פּאַסיק פֿאַר באַטש פּראָדוקציע
• הויך פּראָדוקט ריינקייט

חסרונות:

• הויכע רעאַקציע טעמפּעראַטור, הויך ענערגיע קאַנסאַמשאַן
• נישט-איינהייטלעכע קערל גרייס פאַרשפּרייטונג
• קען אַנטהאַלטן קליינע מאָסן פון נישט-רעאַגירטע מאַטעריאַלן

3. פארע טראנספארט מעטאד פאר ZnTe סינטעז

3.1 פּרינציפּ

די פארע טראנספארט מעטאד ניצט א טרעגער גאז צו טראנספארטירן רעאקטאנט פארע צו א נידעריג-טעמפּעראַטור זאָנע פאר דעפאזיציע, דערגרייכנדיג ריכטונגס-וואוקס פון ZnTe דורך קאנטראלירן טעמפעראטור גראדיאנטן. יאד ווערט געווענליך גענוצט אלס דער טראנספארט אגענט:

ZnTe(s) + I₂(ג) ⇌ ZnI₂(ג) + 1/2 Te₂(ג)

3.2 דעטאַלירטע פּראָצעדור

3.2.1 רוי מאַטעריאַל צוגרייטונג

1. מאַטעריאַל אויסוואַל: ניצט הויך-ריינקייט ZnTe פּודער (ריינקייט ≥99.999%) אָדער סטאָיכיאָמעטריש געמישטע Zn און Te פּודערס.
2. טראַנספּאָרט אַגענט צוגרייטונג: הויך-ריינקייט יאָד קריסטאַלן (ריינקייט ≥99.99%), דאָזע פון ​​5-10 מג/קמ³ רעאַקציע רער באַנד.
3. קוואַרץ רער באַהאַנדלונג: די זעלבע ווי די האַרט-שטאַט רעאַקציע מעטאָדע, אָבער לענגערע קוואַרץ רערן (300-400 מם) זענען פארלאנגט.

3.2.2 רער לאָודינג

1. מאַטעריאַל פּלאַצירונג: לייגט ZnTe פּודער אָדער Zn+Te געמיש אין איין עק פון די קוואַרץ רער.
2. יאָד צוגאב: לייגט צו יאָד קריסטאַלן צו די קוואַרץ רער אין אַ הענטשקע קעסטל.
3. עוואַקואַציע: עוואַקויִרן צו ≤10⁻³Pa.
4. פֿאַרזיגלען: פֿאַרזיגלען מיט אַ וואַסערשטאָף-זויערשטאָף פֿלאַם, האַלטנדיק די רער האָריזאָנטאַל.

3.2.3 טעמפּעראַטור גראַדיענט סעטאַפּ

1. הייסע זאָנע טעמפּעראַטור: שטעלן צו 850-900°C.
2. קאַלטע זאָנע טעמפּעראַטור: שטעלן צו 750-800°C.
3. גראַדיענט זאָנע לענג: בעערעך 100-150 מם.

3.2.4 וואוקס פּראָצעס

1. ערשטע שטאפל: הייצן צו 500°C ביי 3°C/מינוט, האלטן פאר 2 שעה צו דערמעגלעכן די ערשטע רעאקציע צווישן יאד און רוי מאטעריאלן.
2. צווייטע שטאפל: פאָרזעצן צו הייצן ביז דער באַשטימטער טעמפּעראַטור, האַלטן דעם טעמפּעראַטור גראַדיענט, און וואַקסן פֿאַר 7-14 טעג.
3. קילן: נאָך דעם ווי די וואוקס איז פארענדיקט, קילן עס אָפּ ביז צימער טעמפּעראַטור ביי 1°C/מינוט.

3.2.5 פּראָדוקט זאַמלונג

1. רער עפענונג: עפֿנט די קוואַרץ רער אין אַ הענטשקע קעסטל.
2. זאַמלונג: זאַמלען ZnTe איינציקע קריסטאַלן ביים קאַלטן עק.
3. רייניקונג: אולטראַסאָניקלי רייניקן מיט אַנהידראָוס עטאַנאָל פֿאַר 5 מינוט צו באַזייַטיקן ייבערפלאַך-אַדסאָרבירט יאָד.

3.3 פּראָצעס קאָנטראָל פונקטן

1. יאָד סומע קאָנטראָל: יאָד קאָנצענטראַציע אַפעקטירט טראַנספּאָרט קורס; אָפּטימאַל קייט איז 5-8 מג/קמ³.
2. טעמפּעראַטור גראַדיענט: האַלטן גראַדיענט צווישן 50-100°C.
3. וואוקס צייט: טיפּיש 7-14 טעג, דיפּענדינג אויף די געוואונטשענע קריסטאַל גרייס.

3.4 אנאליז פון מעלות און חסרונות

מעלות:

• הויך-קוואַליטעט איינציקע קריסטאַלן קענען באַקומען ווערן
• גרעסערע קריסטאַל גרייסן
• הויכע ריינקייט

חסרונות:

• לאַנגע וואוקס ציקלען
• הויכע עקוויפּמענט רעקווייערמענץ
• נידעריקע פּראָדוקציע

4. לייזונג-באזירט מעטאד פאר ZnTe נאַנאָמאַטעריאַל סינטעז

4.1 פּרינציפּ

לייזונג-באזירטע מעטאָדן קאָנטראָלירן פאָרגייער רעאַקציעס אין לייזונג צו צוגרייטן ZnTe נאַנאָפּאַרטיקלען אָדער נאַנאָדראָטן. א טיפּישע רעאַקציע איז:

Zn²⁺ + HTe⁻ + OH⁻ → ZnTe + H₂O

4.2 דעטאַלירטע פּראָצעדור

4.2.1 רעאַגענט צוגרייטונג

1. צינק מקור: צינק אַצעטאַט (Zn(CH₃COO)₂·2H₂O), ריינקייט ≥99.99%.
2. טעללוריום מקור: טעללוריום דייאַקסייד (TeO₂), ריינקייט ≥99.99%.
3. רעדוצירן אגענט: נאטריום באָראָהידריד (NaBH₄), ריינקייט ≥98%.
4. סאָלווענטן: דעיאָניזירט וואַסער, עטילענעדיאַמין, עטאַנאָל.
5. סורפאַקטאַנט: סעטילטרימעטהילאַמאָניום בראָמיד (CTAB).

4.2.2 טעללוריום פאָרגייער צוגרייטונג

1. לייזונג צוגרייטונג: צעלאָזן 0.1 ממאָל TeO₂ אין 20 מל דעיאָניזירט וואַסער.
2. רעדוקציע רעאַקציע: לייג צו 0.5 ממאָל NaBH₄, מישן מאַגנעטיש פֿאַר 30 מינוט צו שאַפֿן HTe⁻ לייזונג.
   טעאָ₂ + 3בה₄⁻ + 3ה₂אָ → הטע⁻ + 3ב(אָה)₃ + 3ה₂↑
3. פּראַטעקטיוו אַטמאָספער: האַלטן אַ שטראָם פון שטיקשטאָף איבערן גאַנצן גוף צו פאַרמייַדן אַקסאַדיישאַן.

4.2.3 ZnTe נאַנאָפּאַרטיקל סינטעז

1. צוגרייטונג פון צינק לייזונג: צעלאָזט 0.1 ממאָל צינק אַצעטאַט אין 30 מל עטילענדיאַמין.
2. מיש-רעאַקציע: לייגט לאַנגזאַם צו די HTe⁻ לייזונג צו דער צינק לייזונג, רעאַגירט ביי 80°C פֿאַר 6 שעה.
3. צענטריפוגאַציע: נאָך רעאַקציע, צענטריפוגירט ביי 10,000rpm פֿאַר 10 מינוט צו זאַמלען דאָס פּראָדוקט.
4. וואַשן: אָלטערנירן וואַשן מיט עטאַנאָל און דעיאָניזירט וואַסער דריי מאָל.
5. טריקענען: וואַקוום טריקענען ביי 60°C פֿאַר 6 שעה.

4.2.4 ZnTe נאַנאָדראָט סינטעז

1. טעמפּלאַט צוגאב: לייג צו 0.2 ג CTAB צו דער צינק לייזונג.
2. הידראָטערמישע רעאַקציע: איבערפירן די געמישטע לייזונג צו אַ 50 מל טעפלאָן-באדעקטן אויטאָקלאַוו, רעאַגירן ביי 180°C פֿאַר 12 שעה.
3. נאך-פראצעסירונג: די זעלבע ווי פאר נאנאפטיקלען.

4.3 פּראָצעס פּאַראַמעטער אָפּטימיזאַציע

1. טעמפּעראַטור קאָנטראָל: 80-90°C פֿאַר נאַנאָפּאַרטיקלען, 180-200°C פֿאַר נאַנאָדראָטן.
2. pH ווערט: האַלטן צווישן 9-11.
3. רעאַקציע צייט: 4-6 שעה פֿאַר נאַנאָפּאַרטיקלען, 12-24 שעה פֿאַר נאַנאָדראָטן.

4.4 אנאליז פון מעלות און חסרונות

מעלות:

• נידעריק-טעמפּעראַטור רעאַקציע, ענערגיע-שפּאָרנדיק
• קאָנטראָלירבאַרע מאָרפאָלאָגיע און גרייס
• פּאַסיק פֿאַר גרויס-וואָג פּראָדוקציע

חסרונות:

• פּראָדוקטן קענען אַנטהאַלטן פֿאַרפּעסטיקונגען
• פארלאנגט נאך-פארארבעטונג
• נידעריקער קריסטאַל קוואַליטעט

5. מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (MBE) פֿאַר ZnTe דין פילם צוגרייטונג

5.1 פּרינציפּ

MBE וואַקסט ZnTe איין-קריסטאַל דין פילמען דורך ריכטן מאָלעקולאַרע שטראַלן פון Zn און Te אויף אַ סאַבסטראַט אונטער אולטראַ-הויכע וואַקוום באדינגונגען, פּינקטלעך קאָנטראָלירן שטראַל פלוקס פאַרהעלטענישן און סאַבסטראַט טעמפּעראַטור.

5.2 דעטאַלירטע פּראָצעדור

5.2.1 סיסטעם צוגרייטונג

1. וואַקוום סיסטעם: באַזע וואַקוום ≤1×10⁻⁸Pa.
2. מקור צוגרייטונג:
   • צינק מקור: 6N הויך-ריינקייט צינק אין BN קרוציבל.
   • טעלוריום מקור: 6N הויך-ריינקייט טעלוריום אין PBN טיגל.
3. סאַבסטראַט צוגרייטונג:
   • אָפט געניצט GaAs(100) סאַבסטראַט.
   • סאַבסטראַט רייניקונג: אָרגאַניש סאָלוואַנט רייניקונג → זויער עטשינג → דעיאָנייזד וואַסער שווענקען → ניטראָגען טריקעניש.

5.2.2 וואוקס פּראָצעס

1. סאַבסטראַט אויסגאַזינג: באַקן ביי 200°C פֿאַר 1 שעה צו באַזייַטיקן ייבערפלאַך אַדסאָרבאַטעס.
2. אָקסייד באַזייַטיקונג: הייצן צו 580°C, האַלטן פֿאַר 10 מינוט צו באַזייַטיקן ייבערפלאַך אָקסיידן.
3. באַפער שיכט וווּקס: קילן צו 300°C, וואַקסן 10nm ZnTe באַפער שיכט.
4. הויפּט וואוקס:
   • סאַבסטראַט טעמפּעראַטור: 280-320°C.
   • צינק שטראַל עקוויוואַלענט דרוק: 1×10⁻⁶טאָר.
   • טעללוריום שטראַל עקוויוואַלענט דרוק: 2×10⁻⁶טאָר.
   • V/III פאַרהעלטעניש קאָנטראָלירט ביי 1.5-2.0.
   • וואוקס ראטע: 0.5-1μm/h.
5. אויסגליטשן: נאך וואוקס, אויסגליטשן ביי 250°C פאר 30 מינוט.

5.2.3 אין-סיטו מאָניטאָרינג

1. RHEED מאָניטאָרינג: רעאַל-צייט אָבסערוואַציע פון ​​ייבערפלאַך רעקאָנסטרוקציע און וווּקס מאָדע.
2. מאַסע ספּעקטראָמעטריע: מאָניטאָר מאָלעקולאַר שטראַל אינטענסיטעטן.
3. אינפֿראַרויט טערמאָמעטריע: פּינקטלעכע סאַבסטראַט טעמפּעראַטור קאָנטראָל.

5.3 פּראָצעס קאָנטראָל פונקטן

1. טעמפּעראַטור קאָנטראָל: סאַבסטראַט טעמפּעראַטור אַפעקטירט קריסטאַל קוואַליטעט און ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע.
2. שטראַל פלוס פאַרהעלטעניש: Te/Zn פאַרהעלטעניש השפּעה האָט אויף דעפעקט טיפּן און קאָנצענטראַציעס.
3. וואוקס ראטע: נידעריקערע ראטעס פֿאַרבעסערן קריסטאַל קוואַליטעט.

5.4 אנאליז פון מעלות און חסרונות

מעלות:

• פּינקטלעכע קאָמפּאָזיציע און דאָפּינג קאָנטראָל.
• הויך-קוואַליטעט איין-קריסטאַל פילמען.
• אַטאָמיש פלאַך סערפאַסיז דערגרייכלעך.

חסרונות:

• טייערע עקוויפּמענט.
• לאַנגזאַמע וואוקס ראַטעס.
• פארלאנגט פארגעשריטענע אפעראציאנעלע סקילז.

6. אַנדערע סינטעז מעטאָדן

6.1 כעמישע פארע אפזעצונג (CVD)

1. פאָרגייער: דיעטילצינק (DEZn) און דיאיזאָפּראָפּילטעללוריד (DIPTe).
2. רעאַקציע טעמפּעראַטור: 400-500°C.
3. טרעגער גאַז: הויך-ריינקייט שטיקשטאָף אָדער הידראָגען.
4. דרוק: אטמאספערישער אדער נידעריגער דרוק (10-100 טאר).

6.2 טערמישע פארדאַמפּונג

1. מקור מאַטעריאַל: הויך-ריינקייט ZnTe פּודער.
2. וואַקוום לעוועל: ≤1×10⁻⁴Pa.
3. פארדאַמפּונג טעמפּעראַטור: 1000-1100°C.
4. סאַבסטראַט טעמפּעראַטור: 200-300°C.

7. מסקנא

פארשידענע מעטאָדן עקזיסטירן פֿאַר סינטעזירן צינק טעלוריד, יעדע מיט אירע אייגענע מעלות און חסרונות. האַרט-שטאַט רעאַקציע איז פּאַסיק פֿאַר צוגרייטונג פון גרויסע מאַטעריאַלן, פארע טראַנספּאָרט גיט הויך-קוואַליטעט איינציקע קריסטאַלן, לייזונג מעטאָדן זענען ידעאַל פֿאַר נאַנאָמאַטעריאַלן, און MBE ווערט גענוצט פֿאַר הויך-קוואַליטעט דין פילמען. פּראַקטישע אַפּליקאַציעס זאָלן אויסקלייבן די פּאַסיקע מעטאָדע באַזירט אויף רעקווייערמענץ, מיט שטרענגער קאָנטראָל פון פּראָצעס פּאַראַמעטערס צו באַקומען הויך-פאָרשטעלונג ZnTe מאַטעריאַלן. צוקונפֿטיקע ריכטונגען אַרייַננעמען נידעריק-טעמפּעראַטור סינטעז, מאָרפאָלאָגיע קאָנטראָל, און דאָפּינג פּראָצעס אָפּטימיזאַציע.