1. ആമുഖം

സിങ്ക് ടെല്ലുറൈഡ് (ZnTe) ഒരു പ്രധാന II-VI ഗ്രൂപ്പ് സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയലാണ്, അതിൽ നേരിട്ടുള്ള ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് ഘടനയുണ്ട്. മുറിയിലെ താപനിലയിൽ, അതിന്റെ ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് ഏകദേശം 2.26eV ആണ്, കൂടാതെ ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ, സോളാർ സെല്ലുകൾ, റേഡിയേഷൻ ഡിറ്റക്ടറുകൾ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ ഇത് വ്യാപകമായ പ്രയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് പ്രതിപ്രവർത്തനം, നീരാവി ഗതാഗതം, പരിഹാര അധിഷ്ഠിത രീതികൾ, മോളിക്യുലാർ ബീം എപ്പിറ്റാക്സി മുതലായവ ഉൾപ്പെടെ സിങ്ക് ടെല്ലുറൈഡിനായുള്ള വിവിധ സിന്തസിസ് പ്രക്രിയകളെക്കുറിച്ചുള്ള വിശദമായ ആമുഖം ഈ ലേഖനം നൽകും. ഓരോ രീതിയും അതിന്റെ തത്വങ്ങൾ, നടപടിക്രമങ്ങൾ, ഗുണങ്ങൾ, ദോഷങ്ങൾ, പ്രധാന പരിഗണനകൾ എന്നിവയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ വിശദമായി വിശദീകരിക്കും.

2. ZnTe സിന്തസിസിനുള്ള സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് റിയാക്ഷൻ രീതി

2.1 തത്വം

സിങ്ക് ടെല്ലുറൈഡ് തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും പരമ്പരാഗത സമീപനമാണ് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് പ്രതിപ്രവർത്തന രീതി, ഇവിടെ ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള സിങ്കും ടെല്ലൂറിയവും ഉയർന്ന താപനിലയിൽ നേരിട്ട് പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ZnTe രൂപപ്പെടുന്നു:

Zn + Te → ZnTe

2.2 വിശദമായ നടപടിക്രമം

2.2.1 അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ തയ്യാറാക്കൽ

1. മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്: പ്രാരംഭ വസ്തുക്കളായി ≥99.999% ശുദ്ധതയുള്ള ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള സിങ്ക് തരികളും ടെല്ലൂറിയം കട്ടകളും ഉപയോഗിക്കുക.
2. മെറ്റീരിയൽ പ്രീട്രീറ്റ്മെന്റ്:
   • സിങ്ക് ചികിത്സ: ആദ്യം നേർപ്പിച്ച ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡിൽ (5%) 1 മിനിറ്റ് മുക്കി ഉപരിതല ഓക്സൈഡുകൾ നീക്കം ചെയ്യുക, ഡീയോണൈസ് ചെയ്ത വെള്ളത്തിൽ കഴുകുക, അൺഹൈഡ്രസ് എത്തനോൾ ഉപയോഗിച്ച് കഴുകുക, ഒടുവിൽ 60°C താപനിലയിൽ ഒരു വാക്വം ഓവനിൽ 2 മണിക്കൂർ ഉണക്കുക.
   • ടെല്ലൂറിയം ചികിത്സ: ആദ്യം അക്വാ റീജിയയിൽ (HNO₃:HCl=1:3) 30 സെക്കൻഡ് മുക്കി ഉപരിതല ഓക്സൈഡുകൾ നീക്കം ചെയ്യുക, ഡീയോണൈസ് ചെയ്ത വെള്ളത്തിൽ ന്യൂട്രൽ ആകുന്നതുവരെ കഴുകുക, അൺഹൈഡ്രസ് എത്തനോൾ ഉപയോഗിച്ച് കഴുകുക, ഒടുവിൽ 80°C-ൽ 3 മണിക്കൂർ വാക്വം ഓവനിൽ ഉണക്കുക.
3. തൂക്കം: അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ സ്റ്റോയിക്കിയോമെട്രിക് അനുപാതത്തിൽ (Zn:Te=1:1) തൂക്കുക. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സിങ്ക് ബാഷ്പീകരണ സാധ്യത കണക്കിലെടുത്ത്, 2-3% അധികമായി ചേർക്കാം.

2.2.2 മെറ്റീരിയൽ മിക്സിംഗ്

1. പൊടിക്കലും മിശ്രിതവും: തൂക്കിയ സിങ്കും ടെല്ലൂറിയവും ഒരു അഗേറ്റ് മോർട്ടാറിൽ ഇട്ട്, ആർഗൺ നിറച്ച ഒരു ഗ്ലൗസ് ബോക്സിൽ 30 മിനിറ്റ് നേരം പൊടിച്ച് ഏകതാനമായി കലർത്തുക.
2. പെല്ലറ്റൈസിംഗ്: മിക്സഡ് പൗഡർ ഒരു അച്ചിൽ വയ്ക്കുക, 10-15MPa മർദ്ദത്തിൽ 10-20mm വ്യാസമുള്ള പെല്ലറ്റുകളിൽ അമർത്തുക.

2.2.3 പ്രതിപ്രവർത്തന പാത്രം തയ്യാറാക്കൽ

1. ക്വാർട്സ് ട്യൂബ് ട്രീറ്റ്മെന്റ്: ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള ക്വാർട്സ് ട്യൂബുകൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുക (ഉള്ളിലെ വ്യാസം 20-30mm, ഭിത്തിയുടെ കനം 2-3mm), ആദ്യം അക്വാ റീജിയയിൽ 24 മണിക്കൂർ മുക്കിവയ്ക്കുക, ഡീയോണൈസ് ചെയ്ത വെള്ളത്തിൽ നന്നായി കഴുകുക, 120°C-ൽ ഒരു അടുപ്പിൽ ഉണക്കുക.
2. ഒഴിപ്പിക്കൽ: അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഉരുളകൾ ക്വാർട്സ് ട്യൂബിലേക്ക് വയ്ക്കുക, ഒരു വാക്വം സിസ്റ്റവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച് ≤10⁻³Pa ലേക്ക് ഒഴിപ്പിക്കുക.
3. സീലിംഗ്: ഹൈഡ്രജൻ-ഓക്സിജൻ ജ്വാല ഉപയോഗിച്ച് ക്വാർട്സ് ട്യൂബ് അടയ്ക്കുക, വായു കടക്കാതിരിക്കാൻ ≥50mm സീലിംഗ് നീളം ഉറപ്പാക്കുക.

2.2.4 ഉയർന്ന താപനില പ്രതിപ്രവർത്തനം

1. ആദ്യ ചൂടാക്കൽ ഘട്ടം: സീൽ ചെയ്ത ക്വാർട്സ് ട്യൂബ് ഒരു ട്യൂബ് ഫർണസിൽ വയ്ക്കുക, 2-3°C/മിനിറ്റ് എന്ന നിരക്കിൽ 400°C വരെ ചൂടാക്കുക, സിങ്കും ടെല്ലൂറിയവും തമ്മിലുള്ള പ്രാരംഭ പ്രതിപ്രവർത്തനം അനുവദിക്കുന്നതിന് 12 മണിക്കൂർ പിടിക്കുക.
2. രണ്ടാമത്തെ ചൂടാക്കൽ ഘട്ടം: 1-2°C/മിനിറ്റിൽ 950-1050°C (ക്വാർട്സ് മൃദുവാക്കൽ പോയിന്റ് 1100°C ന് താഴെ) വരെ ചൂടാക്കുന്നത് തുടരുക, 24-48 മണിക്കൂർ പിടിക്കുക.
3. ട്യൂബ് റോക്കിംഗ്: ഉയർന്ന താപനിലയിൽ, ഓരോ 2 മണിക്കൂറിലും ചൂള 45° യിൽ ചരിച്ച്, റിയാക്ടന്റുകളുടെ സമഗ്രമായ മിശ്രണം ഉറപ്പാക്കാൻ നിരവധി തവണ കുലുക്കുക.
4. തണുപ്പിക്കൽ: പ്രതിപ്രവർത്തനം പൂർത്തിയായ ശേഷം, താപ സമ്മർദ്ദം മൂലമുള്ള സാമ്പിൾ പൊട്ടുന്നത് തടയാൻ 0.5-1°C/മിനിറ്റ് താപനിലയിൽ സാവധാനം മുറിയിലെ താപനിലയിലേക്ക് തണുപ്പിക്കുക.

2.2.5 ഉൽപ്പന്ന പ്രോസസ്സിംഗ്

1. ഉൽപ്പന്നം നീക്കംചെയ്യൽ: ഒരു ഗ്ലൗ ബോക്സിൽ ക്വാർട്സ് ട്യൂബ് തുറന്ന് പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നം നീക്കം ചെയ്യുക.
2. പൊടിക്കൽ: പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാത്ത വസ്തുക്കൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി ഉൽപ്പന്നം പൊടിയാക്കി മാറ്റുക.
3. അനിയലിംഗ്: ആന്തരിക സമ്മർദ്ദം ഒഴിവാക്കാനും ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്താനും ആർഗൺ അന്തരീക്ഷത്തിൽ 600°C-ൽ പൊടി 8 മണിക്കൂർ ചൂടാക്കുക.
4. സ്വഭാവരൂപീകരണം: ഫേസ് പരിശുദ്ധിയും രാസഘടനയും സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന് XRD, SEM, EDS മുതലായവ നടത്തുക.

2.3 പ്രോസസ് പാരാമീറ്റർ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ

1. താപനില നിയന്ത്രണം: ഒപ്റ്റിമൽ പ്രതിപ്രവർത്തന താപനില 1000±20°C ആണ്. കുറഞ്ഞ താപനില അപൂർണ്ണമായ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് കാരണമായേക്കാം, അതേസമയം ഉയർന്ന താപനില സിങ്ക് ബാഷ്പീകരണത്തിന് കാരണമായേക്കാം.
2. സമയ നിയന്ത്രണം: പൂർണ്ണമായ പ്രതികരണം ഉറപ്പാക്കാൻ ഹോൾഡിംഗ് സമയം ≥24 മണിക്കൂർ ആയിരിക്കണം.
3. തണുപ്പിക്കൽ നിരക്ക്: സാവധാനത്തിലുള്ള തണുപ്പിക്കൽ (0.5-1°C/മിനിറ്റ്) വലിയ ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രെയിനുകൾ നൽകുന്നു.

2.4 ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളും വിശകലനം

പ്രയോജനങ്ങൾ:

• ലളിതമായ പ്രക്രിയ, കുറഞ്ഞ ഉപകരണ ആവശ്യകതകൾ
• ബാച്ച് പ്രൊഡക്ഷന് അനുയോജ്യം
• ഉയർന്ന ഉൽപ്പന്ന പരിശുദ്ധി

പോരായ്മകൾ:

• ഉയർന്ന പ്രതികരണ താപനില, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം
• ഏകീകൃതമല്ലാത്ത ധാന്യ വലുപ്പ വിതരണം
• പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാത്ത വസ്തുക്കൾ ചെറിയ അളവിൽ അടങ്ങിയിരിക്കാം.

3. ZnTe സിന്തസിസിനുള്ള നീരാവി ഗതാഗത രീതി

3.1 തത്വം

നീരാവി ഗതാഗത രീതി ഒരു കാരിയർ വാതകം ഉപയോഗിച്ച് റിയാക്ടന്റ് നീരാവിയെ നിക്ഷേപത്തിനായി താഴ്ന്ന താപനില മേഖലയിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു, ഇത് താപനില ഗ്രേഡിയന്റുകൾ നിയന്ത്രിച്ചുകൊണ്ട് ZnTe യുടെ ദിശാസൂചന വളർച്ച കൈവരിക്കുന്നു. അയോഡിൻ സാധാരണയായി ഗതാഗത ഏജന്റായി ഉപയോഗിക്കുന്നു:

ZnTe(s) + I₂(g) ⇌ ZnI₂(g) + 1/2Te₂(g)

3.2 വിശദമായ നടപടിക്രമം

3.2.1 അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ തയ്യാറാക്കൽ

1. മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്: ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള ZnTe പൊടി (പരിശുദ്ധി ≥99.999%) അല്ലെങ്കിൽ സ്റ്റോയ്കിയോമെട്രിക് കലർത്തിയ Zn, Te പൊടികൾ ഉപയോഗിക്കുക.
2. ട്രാൻസ്പോർട്ട് ഏജന്റ് തയ്യാറാക്കൽ: ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള അയോഡിൻ പരലുകൾ (പരിശുദ്ധി ≥99.99%), 5-10mg/cm³ റിയാക്ഷൻ ട്യൂബ് വോളിയത്തിന്റെ അളവ്.
3. ക്വാർട്സ് ട്യൂബ് ചികിത്സ: സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് റിയാക്ഷൻ രീതിക്ക് സമാനമാണ്, പക്ഷേ നീളമുള്ള ക്വാർട്സ് ട്യൂബുകൾ (300-400 മിമി) ആവശ്യമാണ്.

3.2.2 ട്യൂബ് ലോഡിംഗ്

1. മെറ്റീരിയൽ സ്ഥാപിക്കൽ: ക്വാർട്സ് ട്യൂബിന്റെ ഒരു അറ്റത്ത് ZnTe പൊടി അല്ലെങ്കിൽ Zn+Te മിശ്രിതം വയ്ക്കുക.
2. അയോഡിൻ ചേർക്കൽ: ഒരു ഗ്ലൗ ബോക്സിലെ ക്വാർട്സ് ട്യൂബിലേക്ക് അയോഡിൻ പരലുകൾ ചേർക്കുക.
3. ഒഴിപ്പിക്കൽ: ≤10⁻³Pa വരെ ഒഴിപ്പിക്കൽ.
4. സീലിംഗ്: ട്യൂബ് തിരശ്ചീനമായി നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ഒരു ഹൈഡ്രജൻ-ഓക്സിജൻ ജ്വാല ഉപയോഗിച്ച് സീൽ ചെയ്യുക.

3.2.3 താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് സജ്ജീകരണം

1. ഹോട്ട് സോൺ താപനില: 850-900°C ആയി സജ്ജമാക്കുക.
2. കോൾഡ് സോൺ താപനില: 750-800°C ആയി സജ്ജമാക്കുക.
3. ഗ്രേഡിയന്റ് സോൺ നീളം: ഏകദേശം 100-150 മിമി.

3.2.4 വളർച്ചാ പ്രക്രിയ

1. ആദ്യ ഘട്ടം: 3°C/മിനിറ്റിൽ 500°C വരെ ചൂടാക്കുക, അയോഡിനും അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളും തമ്മിലുള്ള പ്രാരംഭ പ്രതിപ്രവർത്തനം അനുവദിക്കുന്നതിന് 2 മണിക്കൂർ പിടിക്കുക.
2. രണ്ടാം ഘട്ടം: നിശ്ചിത താപനിലയിലേക്ക് ചൂടാക്കുന്നത് തുടരുക, താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് നിലനിർത്തുക, 7-14 ദിവസം വളരുക.
3. തണുപ്പിക്കൽ: വളർച്ച പൂർത്തിയായ ശേഷം, 1°C/മിനിറ്റിൽ മുറിയിലെ താപനിലയിൽ തണുപ്പിക്കുക.

3.2.5 ഉൽപ്പന്ന ശേഖരം

1. ട്യൂബ് തുറക്കൽ: ഒരു ഗ്ലൗ ബോക്സിൽ ക്വാർട്സ് ട്യൂബ് തുറക്കുക.
2. ശേഖരണം: തണുത്ത അറ്റത്ത് ZnTe ഒറ്റ പരലുകൾ ശേഖരിക്കുക.
3. വൃത്തിയാക്കൽ: ഉപരിതലത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന അയോഡിൻ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി അൺഹൈഡ്രസ് എത്തനോൾ ഉപയോഗിച്ച് 5 മിനിറ്റ് അൾട്രാസോണിക് രീതിയിൽ വൃത്തിയാക്കുക.

3.3 പ്രോസസ് കൺട്രോൾ പോയിന്റുകൾ

1. അയോഡിൻറെ അളവ് നിയന്ത്രണം: അയോഡിൻറെ സാന്ദ്രത ഗതാഗത നിരക്കിനെ ബാധിക്കുന്നു; ഒപ്റ്റിമൽ പരിധി 5-8mg/cm³ ആണ്.
2. താപനില ഗ്രേഡിയന്റ്: 50-100°C-നുള്ളിൽ ഗ്രേഡിയന്റ് നിലനിർത്തുക.
3. വളർച്ചാ സമയം: സാധാരണയായി 7-14 ദിവസം, ആവശ്യമുള്ള ക്രിസ്റ്റൽ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ച്.

3.4 ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളും വിശകലനം

പ്രയോജനങ്ങൾ:

• ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഒറ്റ പരലുകൾ ലഭിക്കും
• വലിയ ക്രിസ്റ്റൽ വലുപ്പങ്ങൾ
• ഉയർന്ന പരിശുദ്ധി

പോരായ്മകൾ:

• നീണ്ട വളർച്ചാ ചക്രങ്ങൾ
• ഉയർന്ന ഉപകരണ ആവശ്യകതകൾ
• കുറഞ്ഞ വിളവ്

4. ZnTe നാനോമെറ്റീരിയൽ സിന്തസിസിനുള്ള പരിഹാരാധിഷ്ഠിത രീതി

4.1 തത്വം

ലായനി അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള രീതികൾ ലായനിയിലെ മുൻഗാമി പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെ ZnTe നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളോ നാനോവയറുകളോ തയ്യാറാക്കാം. ഒരു സാധാരണ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഇവയാണ്:

Zn²⁺ + HTe⁻ + OH⁻ → ZnTe + H₂O

4.2 വിശദമായ നടപടിക്രമം

4.2.1 റീജന്റ് തയ്യാറാക്കൽ

1. സിങ്ക് ഉറവിടം: സിങ്ക് അസറ്റേറ്റ് (Zn(CH₃COO)₂·2H₂O), പരിശുദ്ധി ≥99.99%.
2. ടെല്ലൂറിയത്തിന്റെ ഉറവിടം: ടെല്ലൂറിയം ഡയോക്സൈഡ് (TeO₂), പരിശുദ്ധി ≥99.99%.
3. കുറയ്ക്കുന്ന ഏജന്റ്: സോഡിയം ബോറോഹൈഡ്രൈഡ് (NaBH₄), പരിശുദ്ധി ≥98%.
4. ലായകങ്ങൾ: ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളം, എഥിലീനെഡിയമിൻ, എത്തനോൾ.
5. സർഫക്ടന്റ്: സെറ്റൈൽട്രിമെതൈലാമോണിയം ബ്രോമൈഡ് (CTAB).

4.2.2 ടെല്ലൂറിയം പ്രീകർസർ തയ്യാറാക്കൽ

1. ലായനി തയ്യാറാക്കൽ: 0.1mmol TeO₂ 20ml ഡീയോണൈസ് ചെയ്ത വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിക്കുക.
2. റിഡക്ഷൻ റിയാക്ഷൻ: 0.5mmol NaBH₄ ചേർത്ത്, HTe⁻ ലായനി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ 30 മിനിറ്റ് കാന്തികമായി ഇളക്കുക.
   TeO₂ + 3BH₄⁻ + 3H₂O → HTe⁻ + 3B(OH)₃ + 3H₂↑
3. സംരക്ഷണ അന്തരീക്ഷം: ഓക്സീകരണം തടയുന്നതിന് നൈട്രജൻ പ്രവാഹം എല്ലായിടത്തും നിലനിർത്തുക.

4.2.3 ZnTe നാനോപാർട്ടിക്കിൾ സിന്തസിസ്

1. സിങ്ക് ലായനി തയ്യാറാക്കൽ: 0.1mmol സിങ്ക് അസറ്റേറ്റ് 30ml എഥിലീനെഡിയമൈനിൽ ലയിപ്പിക്കുക.
2. മിക്സിംഗ് റിയാക്ഷൻ: സിങ്ക് ലായനിയിലേക്ക് HTe⁻ ലായനി സാവധാനം ചേർക്കുക, 80°C ൽ 6 മണിക്കൂർ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുക.
3. സെൻട്രിഫ്യൂഗേഷൻ: പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് ശേഷം, ഉൽപ്പന്നം ശേഖരിക്കുന്നതിന് 10,000rpm-ൽ 10 മിനിറ്റ് സെൻട്രിഫ്യൂജ് ചെയ്യുക.
4. കഴുകൽ: എത്തനോൾ, ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് മൂന്ന് തവണ മാറിമാറി കഴുകുക.
5. ഉണക്കൽ: 60°C-ൽ 6 മണിക്കൂർ വാക്വം ഡ്രൈ ചെയ്യുക.

4.2.4 ZnTe നാനോവയർ സിന്തസിസ്

1. ടെംപ്ലേറ്റ് കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ: സിങ്ക് ലായനിയിൽ 0.2 ഗ്രാം സിടിഎബി ചേർക്കുക.
2. ഹൈഡ്രോതെർമൽ റിയാക്ഷൻ: മിക്സഡ് ലായനി 50 മില്ലി ടെഫ്ലോൺ-ലൈൻ ചെയ്ത ഓട്ടോക്ലേവിലേക്ക് മാറ്റുക, 180°C ൽ 12 മണിക്കൂർ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുക.
3. പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സിംഗ്: നാനോകണങ്ങൾക്ക് സമാനമാണ്.

4.3 പ്രോസസ് പാരാമീറ്റർ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ

1. താപനില നിയന്ത്രണം: നാനോകണങ്ങൾക്ക് 80-90°C, നാനോവയറുകൾക്ക് 180-200°C.
2. pH മൂല്യം: 9-11 ഇടയിൽ നിലനിർത്തുക.
3. പ്രതിപ്രവർത്തന സമയം: നാനോകണങ്ങൾക്ക് 4-6 മണിക്കൂർ, നാനോവയറുകൾക്ക് 12-24 മണിക്കൂർ.

4.4 ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളും വിശകലനം

പ്രയോജനങ്ങൾ:

• കുറഞ്ഞ താപനില പ്രതികരണം, ഊർജ്ജ സംരക്ഷണം
• നിയന്ത്രിക്കാവുന്ന രൂപഘടനയും വലുപ്പവും
• വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനത്തിന് അനുയോജ്യം

പോരായ്മകൾ:

• ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ മാലിന്യങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം
• പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സിംഗ് ആവശ്യമാണ്
• ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരം കുറവ്

5. ZnTe തിൻ ഫിലിം തയ്യാറാക്കലിനുള്ള മോളിക്യുലാർ ബീം എപ്പിറ്റാക്സി (MBE)

5.1 തത്വം

അൾട്രാ-ഹൈ വാക്വം സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ബീം ഫ്ലക്സ് അനുപാതങ്ങളും അടിവസ്ത്ര താപനിലയും കൃത്യമായി നിയന്ത്രിച്ചുകൊണ്ട്, Zn, Te എന്നിവയുടെ തന്മാത്രാ ബീമുകളെ ഒരു അടിവസ്ത്രത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നതിലൂടെ, ZnTe സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ നേർത്ത ഫിലിമുകൾ MBE വളർത്തുന്നു.

5.2 വിശദമായ നടപടിക്രമം

5.2.1 സിസ്റ്റം തയ്യാറാക്കൽ

1. വാക്വം സിസ്റ്റം: ബേസ് വാക്വം ≤1×10⁻⁸Pa.
2. ഉറവിടം തയ്യാറാക്കൽ:
   • സിങ്ക് ഉറവിടം: ബിഎൻ ക്രൂസിബിളിൽ 6N ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള സിങ്ക്.
   • ടെല്ലൂറിയത്തിന്റെ ഉറവിടം: PBN ക്രൂസിബിളിൽ 6N ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള ടെല്ലൂറിയം.
3. അടിവസ്ത്ര തയ്യാറാക്കൽ:
   • സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന GaAs(100) സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്.
   • അടിവസ്ത്ര ശുചീകരണം: ജൈവ ലായക ശുചീകരണം → ആസിഡ് എച്ചിംഗ് → ഡീയോണൈസ്ഡ് വാട്ടർ റിൻസിങ് → നൈട്രജൻ ഉണക്കൽ.

5.2.2 വളർച്ചാ പ്രക്രിയ

1. സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഔട്ട്‌ഗ്യാസിംഗ്: ഉപരിതല അഡ്‌സോർബേറ്റുകൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ 200°C യിൽ 1 മണിക്കൂർ ബേക്ക് ചെയ്യുക.
2. ഓക്സൈഡ് നീക്കംചെയ്യൽ: 580°C വരെ ചൂടാക്കുക, ഉപരിതല ഓക്സൈഡുകൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ 10 മിനിറ്റ് പിടിക്കുക.
3. ബഫർ പാളി വളർച്ച: 300°C വരെ തണുപ്പിക്കുക, 10nm ZnTe ബഫർ പാളി വളർത്തുക.
4. പ്രധാന വളർച്ച:
   • അടിവസ്ത്ര താപനില: 280-320°C.
   • സിങ്ക് ബീം തത്തുല്യ മർദ്ദം: 1×10⁻⁶ടോർ.
   • ടെല്ലൂറിയം ബീം തത്തുല്യ മർദ്ദം: 2×10⁻⁶ടോർ.
   • V/III അനുപാതം 1.5-2.0 ൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു.
   • വളർച്ചാ നിരക്ക്: 0.5-1μm/h.
5. അനീലിംഗ്: വളർച്ചയ്ക്ക് ശേഷം, 250°C ൽ 30 മിനിറ്റ് അനീൽ ചെയ്യുക.

5.2.3 ഇൻ-സിറ്റു മോണിറ്ററിംഗ്

1. RHEED നിരീക്ഷണം: ഉപരിതല പുനർനിർമ്മാണത്തിന്റെയും വളർച്ചാ രീതിയുടെയും തത്സമയ നിരീക്ഷണം.
2. മാസ് സ്പെക്ട്രോമെട്രി: തന്മാത്രാ ബീം തീവ്രത നിരീക്ഷിക്കുക.
3. ഇൻഫ്രാറെഡ് തെർമോമെട്രി: കൃത്യമായ അടിവസ്ത്ര താപനില നിയന്ത്രണം.

5.3 പ്രോസസ് കൺട്രോൾ പോയിന്റുകൾ

1. താപനില നിയന്ത്രണം: അടിവസ്ത്ര താപനില ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരത്തെയും ഉപരിതല രൂപഘടനയെയും ബാധിക്കുന്നു.
2. ബീം ഫ്ലക്സ് അനുപാതം: Te/Zn അനുപാതം വൈകല്യ തരങ്ങളെയും സാന്ദ്രതകളെയും സ്വാധീനിക്കുന്നു.
3. വളർച്ചാ നിരക്ക്: കുറഞ്ഞ നിരക്കുകൾ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

5.4 ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളും വിശകലനം

പ്രയോജനങ്ങൾ:

• കൃത്യമായ ഘടനയും ഡോപ്പിംഗ് നിയന്ത്രണവും.
• ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ ഫിലിമുകൾ.
• ആറ്റോമികമായി പരന്ന പ്രതലങ്ങൾ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.

പോരായ്മകൾ:

• വിലകൂടിയ ഉപകരണങ്ങൾ.
• മന്ദഗതിയിലുള്ള വളർച്ചാ നിരക്ക്.
• വിപുലമായ പ്രവർത്തന കഴിവുകൾ ആവശ്യമാണ്.

6. മറ്റ് സിന്തസിസ് രീതികൾ

6.1 കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (CVD)

1. മുൻഗാമികൾ: ഡൈതൈൽസിങ്ക് (DEZn), ഡൈസോപ്രൊപൈൽടെല്ലുറൈഡ് (DIPTe).
2. പ്രതികരണ താപനില: 400-500°C.
3. കാരിയർ വാതകം: ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള നൈട്രജൻ അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രജൻ.
4. മർദ്ദം: അന്തരീക്ഷ അല്ലെങ്കിൽ താഴ്ന്ന മർദ്ദം (10-100Torr).

6.2 താപ ബാഷ്പീകരണം

1. ഉറവിട മെറ്റീരിയൽ: ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള ZnTe പൊടി.
2. വാക്വം ലെവൽ: ≤1×10⁻⁴Pa.
3. ബാഷ്പീകരണ താപനില: 1000-1100°C.
4. അടിവസ്ത്ര താപനില: 200-300°C.

7. ഉപസംഹാരം

സിങ്ക് ടെല്ലുറൈഡ് സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിന് വിവിധ രീതികൾ നിലവിലുണ്ട്, ഓരോന്നിനും അതിന്റേതായ ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളുമുണ്ട്. ബൾക്ക് മെറ്റീരിയൽ തയ്യാറാക്കലിന് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് പ്രതിപ്രവർത്തനം അനുയോജ്യമാണ്, നീരാവി ഗതാഗതം ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഒറ്റ പരലുകൾ നൽകുന്നു, നാനോ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് പരിഹാര രീതികൾ അനുയോജ്യമാണ്, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള നേർത്ത ഫിലിമുകൾക്ക് MBE ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ZnTe മെറ്റീരിയലുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന്, ആവശ്യകതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, പ്രക്രിയ പാരാമീറ്ററുകളുടെ കർശന നിയന്ത്രണത്തോടെ, പ്രായോഗിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ഉചിതമായ രീതി തിരഞ്ഞെടുക്കണം. ഭാവി ദിശകളിൽ താഴ്ന്ന-താപനില സിന്തസിസ്, രൂപഘടന നിയന്ത്രണം, ഡോപ്പിംഗ് പ്രക്രിയ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.