ଜିଙ୍କ ଟେଲୁରାଇଡ୍ (ZnTe), ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ II-VI ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସାମଗ୍ରୀ, ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଚିହ୍ନଟ, ସୌର କୋଷ ଏବଂ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ନାନୋଟେକ୍ନୋଲୋଜି ଏବଂ ସବୁଜ ରସାୟନ ବିଜ୍ଞାନରେ ସାମ୍ପ୍ରତିକ ଉନ୍ନତି ଏହାର ଉତ୍ପାଦନକୁ ଉନ୍ନତ କରିଛି। ନିମ୍ନରେ ବର୍ତ୍ତମାନର ମୁଖ୍ୟଧାରାର ZnTe ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଏବଂ ମୁଖ୍ୟ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ଦିଆଯାଇଛି, ଯେଉଁଥିରେ ପାରମ୍ପରିକ ପଦ୍ଧତି ଏବଂ ଆଧୁନିକ ଉନ୍ନତି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:
____________________________________________
I. ପାରମ୍ପରିକ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା (ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ ସଂଶ୍ଳେଷଣ)
1. କଞ୍ଚାମାଲ ପ୍ରସ୍ତୁତି
• ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା ଜିଙ୍କ (Zn) ଏବଂ ଟେଲୁରିୟମ୍ (Te): ଶୁଦ୍ଧତା ≥99.999% (5N ଗ୍ରେଡ୍), 1:1 ମୋଲାର ଅନୁପାତରେ ମିଶ୍ରିତ।
• ସୁରକ୍ଷା ଗ୍ୟାସ: ଅକ୍ସିଡେସନକୁ ରୋକିବା ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା ଆର୍ଗନ୍ (Ar) କିମ୍ବା ନାଇଟ୍ରୋଜେନ୍ (N₂)।
2. ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରବାହ
• ପଦକ୍ଷେପ ୧: ଭାକ୍ୟୁମ୍ ମେଲ୍ଟିଂ ସିନ୍ଥେସିସ୍
o ଏକ କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଟ୍ୟୁବ୍ରେ Zn ଏବଂ Te ପାଉଡର ମିଶାନ୍ତୁ ଏବଂ ≤10⁻³ Pa ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଖାଲି କରନ୍ତୁ।
o ଗରମ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ରମ: 5-10°C/ମିନିଟ୍ ରୁ 500-700°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଗରମ କରନ୍ତୁ, 4-6 ଘଣ୍ଟା ଧରି ରଖନ୍ତୁ।
o ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସମୀକରଣ:Zn+Te→ΔZnTeZn+TeΔZnTe
• ପଦକ୍ଷେପ 2: ଆନିଲିଂ
o ଜାଲି ତ୍ରୁଟି ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ କଞ୍ଚା ଉତ୍ପାଦକୁ 400-500°C ତାପମାତ୍ରାରେ 2-3 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ ଆନିଲ୍ କରନ୍ତୁ।
• ପଦକ୍ଷେପ 3: ଚୂର୍ଣ୍ଣ କରିବା ଏବଂ ଛାଣିବା
o ଲକ୍ଷ୍ୟ କଣିକା ଆକାରରେ ବଲ୍କ ସାମଗ୍ରୀକୁ ଗ୍ରାଇଣ୍ଡିଂ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ବଲ୍ ମିଲ୍ ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତୁ (ନାନୋସ୍କେଲ୍ ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତି ବଲ ମିଲିଂ)।
3. ମୁଖ୍ୟ ପାରାମିଟରଗୁଡିକ
• ତାପମାତ୍ରା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ସଠିକତା: ±5°C
• ଶୀତଳୀକରଣ ହାର: 2-5°C/ମିନିଟ୍ (ତାପ ଚାପ ଫାଟକୁ ଏଡାଇବା ପାଇଁ)
• କଞ୍ଚାମାଲ କଣିକା ଆକାର: Zn (100-200 ମେଶ୍), Te (200-300 ମେଶ୍)
____________________________________________
II. ଆଧୁନିକ ଉନ୍ନତ ପ୍ରକ୍ରିୟା (ସଲଭୋଥର୍ମାଲ୍ ପଦ୍ଧତି)
ନାନୋସ୍କେଲ୍ ZnTe ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ସଲଭୋଥର୍ମାଲ୍ ପଦ୍ଧତି ହେଉଛି ମୁଖ୍ୟଧାରାର କୌଶଳ, ଯାହା ନିୟନ୍ତ୍ରଣଯୋଗ୍ୟ କଣିକା ଆକାର ଏବଂ କମ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଭଳି ସୁବିଧା ପ୍ରଦାନ କରେ।
1. କଞ୍ଚାମାଲ ଏବଂ ଦ୍ରାବକ
• ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ: ଜିଙ୍କ ନାଇଟ୍ରେଟ୍ (Zn(NO₃)₂) ଏବଂ ସୋଡିୟମ୍ ଟେଲୁରାଇଟ୍ (Na₂TeO₃) କିମ୍ବା ଟେଲୁରିୟମ୍ ପାଉଡର (Te)।
• ହ୍ରାସକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ: ହାଇଡ୍ରାଜିନ୍ ହାଇଡ୍ରେଟ୍ (N₂H₄·H₂O) କିମ୍ବା ସୋଡିୟମ୍ ବୋରୋହାଇଡ୍ରାଇଡ୍ (NaBH₄)।
• ଦ୍ରାବକ: ଇଥାଇଲେନିଡିଆମିନ୍ (EDA) କିମ୍ବା ଡିଆୟୋନାଇଜଡ୍ ପାଣି (DI ପାଣି)।
2. ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରବାହ
• ପଦକ୍ଷେପ ୧: ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ବିଲୋପ
o ଘୁଞ୍ଚାଇବା ସମୟରେ ଦ୍ରାବକରେ 1:1 ମୋଲାର ଅନୁପାତରେ Zn(NO₃)₂ ଏବଂ Na₂TeO₃ ଦ୍ରବୀଭୂତ କରନ୍ତୁ।
• ପଦକ୍ଷେପ 2: ହ୍ରାସ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା
o ହ୍ରାସକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ (ଯଥା, N₂H₄·H₂O) ଯୋଡନ୍ତୁ ଏବଂ ଏକ ଉଚ୍ଚ-ଚାପ ଅଟୋକ୍ଲେଭରେ ସିଲ୍ କରନ୍ତୁ।
o ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଅବସ୍ଥା:
ତାପମାତ୍ରା: ୧୮୦–୨୨୦°C
ସମୟ: ୧୨-୨୪ ଘଣ୍ଟା
ଚାପ: ସ୍ୱୟଂ-ଉତ୍ପନ୍ନ (3-5 MPa)
o ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସମୀକରଣ: Zn2++TeO32−+ ହ୍ରାସକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ→ZnTe+ଉତ୍ପାଦ (ଯଥା, H₂O, N₂)Zn2++TeO32−+ ହ୍ରାସକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ→ZnTe+ଉତ୍ପାଦ (ଯଥା, H₂O, N₂)
• ପଦକ୍ଷେପ 3: ଚିକିତ୍ସା ପରବର୍ତ୍ତୀ
o ଉତ୍ପାଦକୁ ପୃଥକ କରିବା ପାଇଁ ସେଣ୍ଟ୍ରିଫ୍ୟୁଜ୍, ଇଥାନଲ୍ ଏବଂ DI ପାଣିରେ 3-5 ଥର ଧୋଇ ଦିଅନ୍ତୁ।
o ଭାକ୍ୟୁମ୍ ତଳେ ଶୁଖାଇ ଦିଅନ୍ତୁ (୬୦-୮୦°C ତାପମାତ୍ରାରେ ୪-୬ ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ)।
3. ମୁଖ୍ୟ ପାରାମିଟରଗୁଡିକ
• ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ ସାନ୍ଦ୍ରତା: ୦.୧–୦.୫ ମୋଲ/ଲି
• pH ନିୟନ୍ତ୍ରଣ: 9-11 (କ୍ଷାରୀୟ ଅବସ୍ଥା ପ୍ରତିକ୍ରିୟାକୁ ସମର୍ଥନ କରେ)
• କଣିକା ଆକାର ନିୟନ୍ତ୍ରଣ: ଦ୍ରାବକ ପ୍ରକାର ମାଧ୍ୟମରେ ଆଡଜଷ୍ଟ କରନ୍ତୁ (ଯଥା, EDA ନାନୋୱାୟାର ପ୍ରଦାନ କରେ; ଜଳୀୟ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ନାନୋପାର୍ଟିକଲ୍ ପ୍ରଦାନ କରେ)।
____________________________________________
III. ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଉନ୍ନତ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ
୧. ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା (CVD)
• ପ୍ରୟୋଗ: ପତଳା-ଫିଲ୍ମ ପ୍ରସ୍ତୁତି (ଯଥା, ସୌର କୋଷ)।
• ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀ: ଡାଏଥାଇଲଜିଙ୍କ (Zn(C₂H₅)₂) ଏବଂ ଡାଏଥାଇଲଟେଲୁରିୟମ୍ (Te(C₂H₅)₂)।
• ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ:
o ଜମା ତାପମାତ୍ରା: 350–450°C
o ବାହକ ଗ୍ୟାସ: H₂/Ar ମିଶ୍ରଣ (ପ୍ରବାହ ହାର: 50-100 sccm)
o ଚାପ: 10⁻²–10⁻³ ଟର୍
୨. ଯାନ୍ତ୍ରିକ ମିଶ୍ରଣ (ବଲ ମିଲିଂ)
• ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ: ଦ୍ରାବକ-ମୁକ୍ତ, ନିମ୍ନ-ତାପମାନ ସଂଶ୍ଳେଷଣ।
• ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ:
o ବଲ୍-ରୁ-ପାଉଡର ଅନୁପାତ: 10:1
o ମିଲିଙ୍ଗ ସମୟ: 20-40 ଘଣ୍ଟା
o ଘୂର୍ଣ୍ଣନ ଗତି: 300-500 rpm
____________________________________________
IV. ଗୁଣବତ୍ତା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଏବଂ ଚରିତ୍ରନିର୍ଦ୍ଦେଶନ
1. ଶୁଦ୍ଧତା ବିଶ୍ଳେଷଣ: ସ୍ଫଟିକ ଗଠନ ପାଇଁ ଏକ୍ସ-ରେ ବିବର୍ତ୍ତନ (XRD) (ମୁଖ୍ୟ ଶିଖର 2θ ≈25.3°)।
2. ଆକୃତି ନିୟନ୍ତ୍ରଣ: ନାନୋ କଣିକା ଆକାର ପାଇଁ ଟ୍ରାନ୍ସମିସନ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି (TEM) (ସାଧାରଣତଃ: 10-50 nm)।
3. ମୌଳିକ ଅନୁପାତ: Zn ≈1:1 ନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ଶକ୍ତି-ବିଛାଯାଇଥିବା ଏକ୍ସ-ରେ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋସ୍କୋପି (EDS) କିମ୍ବା ପ୍ରେରଣାଦାୟକ ଭାବରେ ସଂଯୁକ୍ତ ପ୍ଲାଜ୍ମା ମାସ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରୋମେଟ୍ରି (ICP-MS)।
____________________________________________
V. ସୁରକ୍ଷା ଏବଂ ପରିବେଶଗତ ବିଚାର
1. ଅପଚୟ ଗ୍ୟାସ୍ ଚିକିତ୍ସା: କ୍ଷାରୀୟ ଦ୍ରବଣ (ଯଥା, NaOH) ସହିତ H₂Te ଶୋଷଣ କରନ୍ତୁ।
2. ଦ୍ରାବକ ପୁନରୁଦ୍ଧାର: ପାତନକରଣ ମାଧ୍ୟମରେ ଜୈବ ଦ୍ରାବକ (ଯଥା, EDA) ପୁନଃଚକ୍ରଣ କରନ୍ତୁ।
3. ସୁରକ୍ଷା ବ୍ୟବସ୍ଥା: ଗ୍ୟାସ୍ ମାସ୍କ (H₂Te ସୁରକ୍ଷା ପାଇଁ) ଏବଂ କ୍ଷୟ-ପ୍ରତିରୋଧୀ ଗ୍ଲୋଭସ୍ ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତୁ।
____________________________________________
VI. ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଧାରା
• ସବୁଜ ସଂଶ୍ଳେଷଣ: ଜୈବ ଦ୍ରାବକ ବ୍ୟବହାରକୁ ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ ଜଳୀୟ-ଫେଜ ପ୍ରଣାଳୀ ବିକଶିତ କରନ୍ତୁ।
• ଡୋପିଂ ପରିବର୍ତ୍ତନ: Cu, Ag, ଇତ୍ୟାଦି ସହିତ ଡୋପିଂ କରି ବାହକତା ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତୁ।
• ବଡ଼ ପରିମାଣର ଉତ୍ପାଦନ: କେଜି-ସ୍କେଲ ବ୍ୟାଚ୍ ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ନିରନ୍ତର-ପ୍ରବାହ ରିଆକ୍ଟର ଗ୍ରହଣ କରନ୍ତୁ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ମାର୍ଚ୍ଚ-୨୧-୨୦୨୫