CN107675251B - 一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法 - Google Patents

一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法 Download PDF

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Abstract

一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法，它涉及一种硒化镉多晶材料的合成方法。本发明的目的是要解决现有硒化镉合成方法存在反应温度高，耗时长，且生产的硒化镉纯度低的问题。气相合成方法：一、称取单质硒和单质镉；二、气相合成：①、反应区加热；②、冷凝区控温；③、单质硒气化；④、单质镉气化；⑤、气相合成，硒化镉多晶以固态形式沉积，未充分反应的气态单质硒与气态单质镉流至冷凝区并沉积，冷却至室温，得到硒化镉多晶粉体。优点：降低了反应温度，缩短合成时间。提高硒化镉多晶粉体纯度，纯度＞99％。本发明主要用于气相合成高纯硒化镉多晶。

Description

一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法
技术领域
本发明涉及一种硒化镉多晶材料的合成方法。
背景技术
硒化镉是一种Ⅱ-Ⅵ化合物，具有较大的禁带宽度(Eg＝117eV)。硒化镉单晶因优异的中、远红外波段光学性能，常被用于激光探测器、各种半导体发光元件和中远红外非线性光学器件。高纯的硒化镉多晶材料合成是高品质硒化镉单晶生长的基础。目前的硒化镉多晶制备方法，是将单质硒与单质镉封闭于真空石英管中，采用管式炉升温至950-1000℃，反应24-72小时。该制备方法反应温度高、反应时间长、反应速率难于控制，过高的温度使得反应物大量气化，导致压力过大容易发生***。而且生成的硒化镉熔点高达1250℃，在体系内以固态形式存在，妨碍了反应物单质硒与单质镉的接触，反应不够充分，从而使得产品的纯度收到受到一定的影响，获得的多晶材料无法用于单晶生长。
发明内容
本发明的目的是要解决现有硒化镉合成方法存在反应温度高，耗时长，且生产的硒化镉纯度低的问题，而提供一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法。
一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、称量：按照Se与Cd的摩尔比为(1～1.05):1称取单质硒和单质镉；二、气相合成：①、对反应区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再升温至550～600℃；②、对冷凝区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，并将温度控制为20～50℃；③、将步骤一称取的单质硒置于单质硒气化区，然后对单质硒气化区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再升温至400～500℃，并在温度为400～500℃下对单质硒进行气化，得到气态单质硒；④、将步骤一称取的单质镉置于单质镉气化区，然后对单质镉气化区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再升温至500～700℃，并在温度为500～700℃下对单质镉进行气化，得到气态单质镉；⑤、气态单质硒以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入反应区，气态单质镉以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入反应区，且保证气态单质硒与气态单质镉同时以相同气体流量送入反应区，在温度为550～600℃下气态单质硒与气态单质镉在反应区进行气相合成，反应生成硒化镉多晶以固态形式在反应区内沉积，未充分反应的气态单质硒与气态单质镉通过余气单向阀流至冷凝区，当通过余气单向阀的未充分反应的气态单质硒与气态单质镉的气体流量为0L/min时，将单质硒气化区、单质镉气化区和反应区逐渐冷却至室温，在反应区取出硒化镉多晶粉体；且气相合成过程中，单质硒气化区、单质镉气化区、反应区和冷凝区的压力＜0.5MPa；所述硒化镉多晶粉体的纯度＞99％。
本发明优点：本发明采用气相合成方法中单质硒与单质镉分别置于两个不同温区进行气化，通过调节温场获得稳定的气化速率，使得气态单质硒与气态单质镉在第三温区接触反应，气相合成的硒化镉多晶以固态的形式沉积，未反应的气态单质硒和气态单质镉则继续向前流动至第四温区冷却回收，整个体系通过调节温度控制原料气化速率与未反应的气体冷凝速率，保证单质硒气化区、单质镉气化区、反应区和冷凝区的压力＜0.5MPa，安全系数大大提高。而且气态单质的接触极大的降低了反应温度，整个体系温度不超过800℃，且气相合成的耗时大大减少。合成的硒化镉多晶沉积在第三温区，未反应的单质流动至第四温区回收，所以获得的硒化镉多晶粉体的纯度大大超高，硒化镉多晶粉体的纯度＞99％。
附图说明
图1是具体实施方八所述硒化镉多晶气相合成装置的结构示意图；图中1表示单质硒气化装置，2表示单质镉气化装置，3表示气相接触反应装置，4表示气体冷凝装置，5表示远程控制器，6表示单质硒控制阀，7表示单质镉控制阀，8表示余气单向阀，9表示单质硒气体流量计，10表示单质镉气体流量计，11表示余气气体流量计。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法，它是按以下步骤完成的：
一、称量：按照Se与Cd的摩尔比为(1～1.05):1称取单质硒和单质镉；二、气相合成：①、对反应区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再升温至550～600℃；②、对冷凝区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，并将温度控制为20～50℃；③、将步骤一称取的单质硒置于单质硒气化区，然后对单质硒气化区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再升温至400～500℃，并在温度为400～500℃下对单质硒进行气化，得到气态单质硒；④、将步骤一称取的单质镉置于单质镉气化区，然后对单质镉气化区进行抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再升温至500～700℃，并在温度为500～700℃下对单质镉进行气化，得到气态单质镉；⑤、气态单质硒以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入反应区，气态单质镉以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入反应区，且保证气态单质硒与气态单质镉同时以相同气体流量送入反应区，在温度为550～600℃下气态单质硒与气态单质镉在反应区进行气相合成，反应生成硒化镉多晶以固态形式在反应区内沉积，未充分反应的气态单质硒与气态单质镉通过余气单向阀流至冷凝区，当通过余气单向阀的未充分反应的气态单质硒与气态单质镉的气体流量为0L/min时，将单质硒气化区、单质镉气化区和反应区逐渐冷却至室温，在反应区取出硒化镉多晶粉体；且气相合成过程中，单质硒气化区、单质镉气化区、反应区和冷凝区的压力＜0.5MPa；所述硒化镉多晶粉体的纯度＞99％。
本实施方式采用气相合成方法中单质硒与单质镉分别置于两个不同温区进行气化，通过调节温场获得稳定的气化速率，使得气态单质硒与气态单质镉在第三温区接触反应，气相合成的硒化镉多晶以固态的形式沉积，未反应的气态单质硒和气态单质镉则继续向前流动至第四温区冷却回收，整个体系通过调节温度控制原料气化速率与未反应的气体冷凝速率，保证单质硒气化区、单质镉气化区、反应区和冷凝区的压力＜0.5MPa，安全系数大大提高。而且气态单质的接触极大的降低了反应温度，整个体系温度不超过800℃，且气相合成的耗时大大减少。合成的硒化镉多晶沉积在第三温区，未反应的单质流动至第四温区回收，所以获得的硒化镉多晶粉体大大超高，硒化镉多晶粉体的纯度＞99％。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的单质硒为6N硒，步骤一中所述的单质镉为7N镉。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一的不同点是：步骤二③中以升温速率为100℃/h将单质硒气化区的温度从室温升温至400～500℃。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点是：步骤二④中以升温速率为100℃/h将单质镉气化区的温度从室温升温至500～700℃。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：步骤二④中以升温速率为200℃/h将单质镉气化区的温度从室温升温至550～600℃。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同点是：步骤二⑤中以降温速率为20℃/h～50℃/h将单质硒气化区、单质镉气化区和反应区逐渐冷却至室温。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同点是：步骤二⑤中气相合成过程中，单质硒气化区内的压力＜0.3MPa，单质镉气化区内的压力＜0.3MPa。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：结合图1，本实施方式与具体实施方式一至七之一的不同点是：步骤二中采用硒化镉多晶气相合成装置进行单质硒与单质镉的气相合成，所述硒化镉多晶气相合成装置由单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3、气体冷凝装置4和远程控制器5组成，单质硒气化装置1和单质镉气化装置2设置在气相接触反应装置3同一侧，气体冷凝装置4相对于单质硒气化装置1和单质镉气化装置2设置在气相接触反应装置3的对侧，单质硒气化装置1与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置单质硒控制阀6和单质硒气体流量计9；单质镉气化装置2与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置单质镉控制阀7和单质镉气体流量计10；气体冷凝装置4与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置余气单向阀8和余气气体流量计11，通过远程控制器5监测和控制单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3和气体冷凝装置4的温度和压力，通过远程控制器5控制单质硒控制阀6、单质镉控制阀7和余气单向阀8开关，通过远程控制器5监测单质硒气体流量计9、单质镉气体流量计10和余气气体流量计11；
具体过程如下：
a、采用三阶段泵对气相接触反应装置3进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再以升温速率为200℃/h升温至550～600℃；
b、采用三阶段泵对气体冷凝装置4进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，并将气体冷凝装置4的温度控制为20～50℃；
c、将步骤一称取的单质硒置于置于单质硒气化装置1中，然后采用三阶段泵对单质硒气化装置1进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，开启单质硒控制阀6，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器5检测单质硒气体流量计9，当单质硒气体流量计9的气体流量达到0.04L/min～0.1L/min时，停止升温，保证气态单质硒以气体流量为0.04L/min～0.1L/min进入气相接触反应装置3；
d、将步骤一称取的单质镉置于单质镉气化装置2中，然后采用三阶段泵对单质镉气化装置2进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，开启单质镉控制阀7，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器5检测单质镉气体流量计9，当单质镉气体流量计9的气体流量达到0.04L/min～0.1L/min时，停止升温，保证气态单质镉以气体流量为0.04L/min～0.1L/min进入气相接触反应装置3；且单质硒控制阀6与单质镉控制阀7同时开启，单质硒气化装置1和单质镉气化装置2同时以升温速率为100℃/h进行升温；
e、气态单质硒以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入气相接触反应装置3，气态单质镉以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入气相接触反应装置3，且保证气态单质硒与气态单质镉以相同气体流量送入气相接触反应装置3，在温度为550～600℃下气态单质硒与气态单质镉在气相接触反应装置3进行气相合成，反应生成硒化镉多晶以固态形式在气相接触反应装置3内沉积，未充分反应的气态单质硒与气态单质镉通过余气单向阀8流至气体冷凝装置4，当余气气体流量计11显示的气体流量为0L/min时，以降温速率为20℃/h～50℃/h将单质硒气化装置1、单质镉气化装置2和气相接触反应装置3逐渐冷却至室温，在气相接触反应装置3中取出硒化镉多晶粉体；在气相合成过程中，单质硒气化装置1内的压力＜0.3MPa，单质镉气化装置2内的压力＜0.3MPa。
其他与具体实施方式一至七相同。
本实施方式的气相传输管路应足够长，防止其连接不同温区而产生过大的热应力，导致管路破损；单向阀门设置的目的，保证两种气体只在气相接触反应区域内反应，防止一种气体过量而倒流回另一种单质的气化区域接触反应；单向阀门压力，压力越大气相接触反应越充分，物料利用率越高，但是随之而来的体系压力，温度都会升高。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1：一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法，采用硒化镉多晶气相合成装置进行单质硒与单质镉的气相合成，所述硒化镉多晶气相合成装置由单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3、气体冷凝装置4和远程控制器5组成，单质硒气化装置1和单质镉气化装置2设置在气相接触反应装置3同一侧，气体冷凝装置4相对于单质硒气化装置1和单质镉气化装置2设置在气相接触反应装置3的对侧，单质硒气化装置1与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置单质硒控制阀6和单质硒气体流量计9；单质镉气化装置2与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置单质镉控制阀7和单质镉气体流量计10；气体冷凝装置4与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置余气单向阀8和余气气体流量计11，通过远程控制器5监测和控制单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3和气体冷凝装置4的温度和压力，通过远程控制器5控制单质硒控制阀6、单质镉控制阀7和余气单向阀8开关，通过远程控制器5监测单质硒气体流量计9、单质镉气体流量计10和余气气体流量计11；具体是按以下步骤完成的：
一、称量：称取100.2g单质硒和140.7g单质镉；
二、采用三阶段泵对气相接触反应装置3进行抽真空，抽真空至真空度为2.5Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为2×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为5.6×10-7Pa，再以升温速率为200℃/h升温至600℃；
三、采用三阶段泵对气体冷凝装置4进行抽真空，抽真空至真空度为2.5Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为2×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为4.7×10-7Pa，并将气体冷凝装置4的温度控制为50℃；
四、将100.2g单质硒置于置于单质硒气化装置1中，然后采用三阶段泵对单质硒气化装置1进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为2.5Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为2×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为2.5×10-7Pa，开启单质硒控制阀6，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器5检测单质硒气体流量计9，当单质硒气体流量计9的气体流量达到0.08L/min时，停止升温，保证气态单质硒以气体流量为0.08L/min进入气相接触反应装置3；单质硒气化装置1的温度为455℃；
五、将140.7g单质镉置于单质镉气化装置2中，然后采用三阶段泵对单质镉气化装置2进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为3Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为2.8×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为2.5×10-7Pa，开启单质镉控制阀7，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器5检测单质镉气体流量计9，当单质镉气体流量计9的气体流量达到0.08L/min时，停止升温，保证气态单质镉以气体流量为0.08L/min进入气相接触反应装置3；单质镉气化装置2的温度为620℃；且单质硒控制阀6与单质镉控制阀7同时开启，单质硒气化装置1和单质镉气化装置2同时以升温速率为100℃/h进行升温；
六、气态单质硒以气体流量为0.08L/min送入气相接触反应装置3，气态单质镉以气体流量为0.08L/min送入气相接触反应装置3，在温度为600℃下气态单质硒与气态单质镉在气相接触反应装置3进行气相合成，反应生成硒化镉多晶以固态形式在气相接触反应装置3内沉积，未充分反应的气态单质硒与气态单质镉通过余气单向阀8流至气体冷凝装置4，反应11h，此时余气气体流量计11显示的气体流量为0L/min，以降温速率为30℃/h将单质硒气化装置1、单质镉气化装置2和气相接触反应装置3逐渐冷却至室温，在气相接触反应装置3中取出硒化镉多晶粉体；在气相合成过程中，单质硒气化装置1内的压力为0.04MPa～0.05MPa，单质镉气化装置2内的压力0.04MPa～0.05MPa，气相接触反应装置3内的压力为0.11MPa～0.15MPa，气体冷凝装置4内的压力为100Pa～1000Pa。
本实施例步骤一中所述的单质硒为6N硒，步骤一中所述的单质镉为7N镉。
本实施例单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3和气体冷凝装置4采用的石英管制成，连通管道由的石英管制成。
本实施例在气相接触反应装置3中取出硒化镉多晶粉体的质量为238.1g。经ICP检查分析制得的硒化镉多晶粉体的纯度为99.9999％，且硒化镉多晶粉体中Se与Cd摩尔比为1.007:1。
实施例2：一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法，采用硒化镉多晶气相合成装置进行单质硒与单质镉的气相合成，所述硒化镉多晶气相合成装置由单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3、气体冷凝装置4和远程控制器5组成，单质硒气化装置1和单质镉气化装置2设置在气相接触反应装置3同一侧，气体冷凝装置4相对于单质硒气化装置1和单质镉气化装置2设置在气相接触反应装置3的对侧，单质硒气化装置1与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置单质硒控制阀6和单质硒气体流量计9；单质镉气化装置2与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置单质镉控制阀7和单质镉气体流量计10；气体冷凝装置4与气相接触反应装置3连通，且在连通管道上设置余气单向阀8和余气气体流量计11，通过远程控制器5监测和控制单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3和气体冷凝装置4的温度和压力，通过远程控制器5控制单质硒控制阀6、单质镉控制阀7和余气单向阀8开关，通过远程控制器5监测单质硒气体流量计9、单质镉气体流量计10和余气气体流量计11；具体是按以下步骤完成的：
一、称量：称取40.0g单质硒和55.2g单质镉；
二、采用三阶段泵对气相接触反应装置3进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1.5Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为2.5×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为8.1×10-7Pa，再以升温速率为200℃/h升温至550℃；
三、采用三阶段泵对气体冷凝装置4进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1.5Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为2.5×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为7.9×10-7Pa，并将气体冷凝装置4的温度控制为30℃；
四、将40.0g单质硒置于置于单质硒气化装置1中，然后采用三阶段泵对单质硒气化装置1进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1.5Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为2.5×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为1.3×10- 7Pa，开启单质硒控制阀6，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器5检测单质硒气体流量计9，当单质硒气体流量计9的气体流量达到0.04L/min时，停止升温，保证气态单质硒以气体流量为0.04L/min进入气相接触反应装置3；单质硒气化装置1的温度为415℃；
五、将55.2g单质镉置于单质镉气化装置2中，然后采用三阶段泵对单质镉气化装置2进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为3.5Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为3×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为1.3×10-7Pa，开启单质镉控制阀7，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器5检测单质镉气体流量计9，当单质镉气体流量计9的气体流量达到0.04L/min时，停止升温，保证气态单质镉以气体流量为0.04L/min进入气相接触反应装置3；单质镉气化装置2的温度为534℃；且单质硒控制阀6与单质镉控制阀7同时开启，单质硒气化装置1和单质镉气化装置2同时以升温速率为100℃/h进行升温；
六、气态单质硒以气体流量为0.04L/min送入气相接触反应装置3，气态单质镉以气体流量为0.04L/min送入气相接触反应装置3，在温度为550℃下气态单质硒与气态单质镉在气相接触反应装置3进行气相合成，反应生成硒化镉多晶以固态形式在气相接触反应装置3内沉积，未充分反应的气态单质硒与气态单质镉通过余气单向阀8流至气体冷凝装置4，反应5h，此时余气气体流量计11显示的气体流量为0L/min，以降温速率为30℃/h将单质硒气化装置1、单质镉气化装置2和气相接触反应装置3逐渐冷却至室温，在气相接触反应装置3中取出硒化镉多晶粉体；在气相合成过程中，单质硒气化装置1内的压力为0.06MPa～0.09MPa，单质镉气化装置2内的压力0.07MPa～0.08MPa，气相接触反应装置3内的压力为0.12MPa～0.15MPa，气体冷凝装置4内的压力为100Pa～2000Pa。
本实施例步骤一中所述的单质硒为6N硒，步骤一中所述的单质镉为7N镉。
本实施例单质硒气化装置1、单质镉气化装置2、气相接触反应装置3和气体冷凝装置4采用的石英管制成，连通管道由的石英管制成。
本实施例在气相接触反应装置3中取出硒化镉多晶粉体的质量为90.8g。经ICP检查分析制得的硒化镉多晶粉体的纯度为99.9999％，且硒化镉多晶粉体中Se与Cd摩尔比为1.005:1。

Claims (2)

1.一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、称量：按照Se与Cd的摩尔比为(1～1.05):1称取单质硒和单质镉；
二、气相合成：采用硒化镉多晶气相合成装置进行单质硒与单质镉的气相合成，所述硒化镉多晶气相合成装置由单质硒气化装置(1)、单质镉气化装置(2)、气相接触反应装置(3)、气体冷凝装置(4)和远程控制器(5)组成，单质硒气化装置(1)和单质镉气化装置(2)设置在气相接触反应装置(3)同一侧，气体冷凝装置(4)相对于单质硒气化装置(1)和单质镉气化装置(2)设置在气相接触反应装置(3)的对侧，单质硒气化装置(1)与气相接触反应装置(3)连通，且在连通管道上设置单质硒控制阀(6)和单质硒气体流量计(9)；单质镉气化装置(2)与气相接触反应装置(3)连通，且在连通管道上设置单质镉控制阀(7)和单质镉气体流量计(10)；气体冷凝装置(4)与气相接触反应装置(3)连通，且在连通管道上设置余气单向阀(8)和余气气体流量计(11)，通过远程控制器(5)监测和控制单质硒气化装置(1)、单质镉气化装置(2)、气相接触反应装置(3)和气体冷凝装置(4)的温度和压力，通过远程控制器(5)控制单质硒控制阀(6)、单质镉控制阀(7)和余气单向阀(8)开关，通过远程控制器(5)监测单质硒气体流量计(9)、单质镉气体流量计(10)和余气气体流量计(11)；
a、采用三阶段泵对气相接触反应装置(3)进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，再以升温速率为200℃/h升温至550～600℃；
b、采用三阶段泵对气体冷凝装置(4)进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，并将气体冷凝装置(4)的温度控制为20～50℃；
c、将步骤一称取的单质硒置于单质硒气化装置(1)中，然后采用三阶段泵对单质硒气化装置(1)进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，开启单质硒控制阀(6)，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器(5)检测单质硒气体流量计(9)，当单质硒气体流量计(9)的气体流量达到0.04L/min～0.1L/min时，停止升温，保证气态单质硒以气体流量为0.04L/min～0.1L/min进入气相接触反应装置(3)；
d、将步骤一称取的单质镉置于单质镉气化装置(2)中，然后采用三阶段泵对单质镉气化装置(2)进行抽真空，先采用机械泵抽真空，抽真空至真空度为1Pa～10Pa，再采用吸附泵抽真空，抽真空至真空度为(1～5)×10-4Pa，最后采用离子泵抽真空，抽真空至真空度为(1～9)×10-7Pa，开启单质镉控制阀(7)，再以升温速率为100℃/h进行升温，通过远程控制器(5)检测单质镉气体流量计(9)，当单质镉气体流量计(9)的气体流量达到0.04L/min～0.1L/min时，停止升温，保证气态单质镉以气体流量为0.04L/min～0.1L/min进入气相接触反应装置(3)；且单质硒控制阀(6)与单质镉控制阀(7)同时开启，单质硒气化装置(1)和单质镉气化装置(2)同时以升温速率为100℃/h进行升温；
e、气态单质硒以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入气相接触反应装置(3)，气态单质镉以气体流量为0.04L/min～0.1L/min送入气相接触反应装置(3)，且保证气态单质硒与气态单质镉以相同气体流量送入气相接触反应装置(3)，在温度为550～600℃下气态单质硒与气态单质镉在气相接触反应装置(3)进行气相合成，反应生成硒化镉多晶以固态形式在气相接触反应装置(3)内沉积，未充分反应的气态单质硒与气态单质镉通过余气单向阀(8)流至气体冷凝装置(4)，当余气气体流量计(11)显示的气体流量为0L/min时，以降温速率为20℃/h～50℃/h将单质硒气化装置(1)、单质镉气化装置(2)和气相接触反应装置(3)逐渐冷却至室温，在气相接触反应装置(3)中取出硒化镉多晶粉体；在气相合成过程中，单质硒气化装置(1)内的压力＜0.3MPa，单质镉气化装置(2)内的压力＜0.3MPa，气相接触反应装置(3)内的压力＜0.5MPa，气体冷凝装置(4)内的压力＜0.5MPa；
所述硒化镉多晶粉体的纯度＞99％。
2.根据权利要求1所述的一种高纯硒化镉多晶材料的气相合成方法，其特征在于步骤一中所述的单质硒为6N硒，步骤一中所述的单质镉为7N镉。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113416074A (zh) * 2021-08-10 2021-09-21 广东先导稀材股份有限公司 一种碲化锌粉末及其靶材的制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1282167A (en) * 1968-09-27 1972-07-19 Ibm Process for vapour growing thin films
US4439267A (en) * 1982-09-29 1984-03-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Vapor-phase method for growing mercury cadmium telluride
US4650539A (en) * 1980-05-27 1987-03-17 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Manufacture of cadmium mercury telluride
JPS62171988A (ja) * 1986-01-23 1987-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶製造装置
CN1623014A (zh) * 2002-03-19 2005-06-01 株式会社日矿材料 CdTe单晶和CdTe多晶及其制备方法
CN101235546A (zh) * 2007-11-07 2008-08-06 华东理工大学 一种利用温度梯度合成硒化镉纳米晶的微反应装置与方法
CN103343390A (zh) * 2013-06-21 2013-10-09 中国科学院上海技术物理研究所 碲镉汞气相外延材料的p型热处理工艺方法
CN104313686A (zh) * 2014-10-31 2015-01-28 峨嵋半导体材料研究所 一种硫化镉气相合成方法
CN106745198A (zh) * 2015-11-25 2017-05-31 衡阳恒荣高纯半导体材料有限公司 一种硫化镉制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1282167A (en) * 1968-09-27 1972-07-19 Ibm Process for vapour growing thin films
US4650539A (en) * 1980-05-27 1987-03-17 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Manufacture of cadmium mercury telluride
US4439267A (en) * 1982-09-29 1984-03-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Vapor-phase method for growing mercury cadmium telluride
JPS62171988A (ja) * 1986-01-23 1987-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶製造装置
CN1623014A (zh) * 2002-03-19 2005-06-01 株式会社日矿材料 CdTe单晶和CdTe多晶及其制备方法
CN101235546A (zh) * 2007-11-07 2008-08-06 华东理工大学 一种利用温度梯度合成硒化镉纳米晶的微反应装置与方法
CN103343390A (zh) * 2013-06-21 2013-10-09 中国科学院上海技术物理研究所 碲镉汞气相外延材料的p型热处理工艺方法
CN104313686A (zh) * 2014-10-31 2015-01-28 峨嵋半导体材料研究所 一种硫化镉气相合成方法
CN106745198A (zh) * 2015-11-25 2017-05-31 衡阳恒荣高纯半导体材料有限公司 一种硫化镉制备方法

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