[其他]制備高純度ⅡB

在審

• 申請號: 101985000001849
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101849B
• 公開（公告）日: 1986-12-03
• 發明（設計）人: 黃錫珉
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春物理研究所
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了制備高純度ⅡＢ－ⅥＡ族化合物，主要是制備ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ的新方法，上述化合物是制備發光材料和電光器件的重在原料。本發明采用“套管冷卻式”容器的高頻反應加熱法，改變了迄今為止盛裝反應物的容器和反應物加熱體的形狀。在加熱反應過程中可以用水或冷空氣對盛料的石英安瓿進行冷卻，避免容器對合成的化合物的沾污，反應產物松散地落在容器壁上，容易取出產物，進行分段局部加熱，安瓶內部壓力低，可防止由于高壓使安瓿易爆炸的問題，還大大縮短了加熱時間，提高了反應產率，達到快速安全地制備高純度材料。

本發明屬于化合物半導體材料制備，主要是化合物半導體發光和光電材料制備領域。可用于制備高純度的ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe。

現代顯示顯像技術的飛速發展，需要大量的高質量的發光材料和電光器件，人們廣泛采用Ⅱ_B-Ⅵ_A族的化合物如ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe做為制備發光材料和光電器件的原料，這些原料的純度高低對制得的發光材料和電光器件的性能影響極其嚴重，純度是原料質量的重要標志之一。

現在，人們用元素直接反應的方法來制備上述原料，用這種方法和用其它制備方法相比，制備上述原料的純度較高。但是，反應產物的純度往往低于反應物(元素)的純度。因此，元素直接反應的關鍵是如何避免反應過程中沾污問題。

元素直接反應方法的內容是把反應元素放入石英安瓿中，把安瓿置于水平電爐中加熱到800～1000℃，維持1～2周的時間就可合成所需要的化合物。〔參見，例如、“K·Mochizuki etal·Japan I·Appl·Phys·18（8)·1417～1454（1979)”）用元素直接反應方法時，由于長時間高溫反應的結果，在石英中易揮發元素或化合物混入反應產物，還有安瓿壁與金屬元素的反應物混合反應產物，大大影響所制備的化合物的純度既使經過分離提純處理后，仍含有C、Al、Si、Na、Cu等有害雜質。此外，內壓力約高達十幾個大氣壓，易爆炸;反應速度慢，合成周期長等缺點。采用高頻感應加熱器加熱（參見，如US3991163）方式，克服了電爐加熱反應的一些缺點。但，仍然存在著如下幾個問題：（a）反應物熱量傳遞給反應容器，而容器被加熱，反應產物被沾污現象;（b）反應產物貼在容器壁上，不易取下產物;（c）反應產率低。

本發明提供了快速安全地制備高純度的ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe的新方法。

本發明的方法，內容是把反應元素放入一種“套管冷卻式”的容器中，所說的“套管冷卻式”容器是由內管和外管構成。內管裝反應物后真空（真空度為2×10^-5乇）密封，再放入外管中，外管兩端各有一個開口，內管管壁與外管管壁間留有足夠空隙，水或冷卻氣可以通過外管的開口及內管管壁與外管管壁間的空隙流動從而能對內管管壁進行冷卻，內管和外管均用非金屬的絕緣性材料制成的，內管用石英，外管用玻璃為宜。

為了提高反應產率，本方法發明采用條狀鋅和鎘，并使它均勻地分布在安瓿中。還有，Zn或Cd要比S、Se、Te稍過量，比如Zn或Cd與S（或Se、或Te）的克原子比為1.2∶1。

用高頻感應加熱法來加熱，加熱時把“套管冷卻式”容器水平放入高頻感應爐的線圈中，所用的高頻感應爐線圈是局部對反應物加熱。所以，應該使上述容器緩慢移動，使其由一端到另一端漸漸通過高頻感應爐的線圈，反應元素一部分一部分地被加熱到500～800℃，從而進行化合反應。這時，盛料的石英管內部的壓力約為2-4個大氣壓（硫或硒的蒸氣壓）。其壓力遠小于容器能承受的壓力，全部反應只需要十幾到幾十分鐘。合成的化合物松散地落在管壁上，取下合成的化合物粉末，用與已知的元素直接反應法的分離提純法相同的方法分離提純后，獲得化合物的純度不低于反應元素的純度。

用高頻感應爐加熱時，高頻感應爐的技術指標應隨要合成的化合物的多少即負載大小而進行選擇。若合成0.1～1kg的化合物，高頻感應爐的技術指標如下：

燈絲電壓：8～15V

陽極電流：0.5～3A

柵流：50～600mA