کیڈیمیم عمل کے مراحل اور پیرامیٹرز

I. خام مال کی پری ٹریٹمنٹ اور پرائمری پیوریفیکیشن

1. میںہائی پیوریٹی کیڈیمیم فیڈ اسٹاک کی تیاریمیں

• میںتیزاب دھونا‌: سطحی آکسائیڈز اور دھاتی نجاست کو دور کرنے کے لیے صنعتی درجے کے کیڈیمیم انگوٹوں کو 5%-10% نائٹرک ایسڈ کے محلول میں 40-60°C پر 1-2 گھنٹے تک ڈبو دیں۔ غیر جانبدار پی ایچ اور ویکیوم خشک ہونے تک ڈیونائزڈ پانی سے کللا کریں۔
• میںہائیڈرومیٹالرجیکل لیچنگ‌: کیڈیمیم پر مشتمل فضلہ (مثلاً، کاپر-کیڈیمیم سلیگ) کو سلفیورک ایسڈ (15-20% ارتکاز) کے ساتھ 80-90°C پر 4-6 گھنٹے تک علاج کریں، ≥95% کیڈیمیم لیچنگ کی کارکردگی حاصل کریں۔ اسفنج کیڈمیم حاصل کرنے کے لیے نقل مکانی کے لیے زنک پاؤڈر (1.2-1.5 گنا اسٹوچیومیٹرک تناسب) کو فلٹر کریں اور شامل کریں

1. میںپگھلنا اور معدنیات سے متعلقمیں

• اسفنج کیڈمیم کو اعلیٰ پاکیزگی والے گریفائٹ کروسیبلز میں لوڈ کریں، 320-350 °C پر آرگن ماحول میں پگھلیں، اور آہستہ ٹھنڈک کے لیے گریفائٹ کے سانچوں میں ڈالیں۔ کثافت ≥8.65 g/cm³ کے ساتھ انگوٹس بنائیں

II زون ریفائننگ

1. میںسامان اور پیرامیٹرزمیں

• افقی فلوٹنگ زون پگھلنے والی بھٹیوں کا استعمال کریں جن کی پگھلی ہوئی زون کی چوڑائی 5-8 ملی میٹر، 3-5 ملی میٹر فی گھنٹہ کی رفتار اور 8-12 ریفائننگ پاسز ہوں۔ درجہ حرارت کا میلان: 50-80 ° C/cm؛ ویکیوم ≤10⁻³ Pa
• میںنجاست الگ کرنا‌ : بار بار زون پنڈ کی دم پر کانسینٹریٹ لیڈ، زنک اور دیگر نجاستوں سے گزرتا ہے۔ آخری 15-20% ناپاکی سے بھرپور حصے کو ہٹا دیں، درمیانی طہارت حاصل کریں ≥99.999%

1. میںکلیدی کنٹرولزمیں

• پگھلا ہوا زون کا درجہ حرارت: 400-450 ° C (کیڈیمیم کے پگھلنے کے نقطہ 321 ° C سے تھوڑا اوپر)؛
• ٹھنڈک کی شرح: 0.5-1.5 ° C/منٹ جعلی نقائص کو کم کرنے کے لیے؛
• آرگن بہاؤ کی شرح: آکسیکرن کو روکنے کے لئے 10-15 L/منٹ

III الیکٹرولیٹک ریفائننگ

1. میںالیکٹرولائٹ فارمولیشنمیں

• الیکٹرولائٹ مرکب: کیڈمیم سلفیٹ (CdSO₄, 80-120 g/L) اور سلفیورک ایسڈ (pH 2-3)، جس میں 0.01-0.05 g/L جلیٹن شامل کیا جاتا ہے تاکہ کیتھوڈ ڈپازٹ کثافت کو بڑھایا جا سکے۔

1. میںعمل کے پیرامیٹرزمیں

• انوڈ: خام کیڈیمیم پلیٹ؛ کیتھوڈ: ٹائٹینیم پلیٹ؛
• موجودہ کثافت: 80-120 A/m²؛ سیل وولٹیج: 2.0-2.5 V؛
• الیکٹرولیسس درجہ حرارت: 30-40 ° C؛ دورانیہ: 48-72 گھنٹے؛ کیتھوڈ کی پاکیزگی ≥99.99%

چہارم ویکیوم ریڈکشن ڈسٹلیشن

1. میںاعلی درجہ حرارت میں کمی اور علیحدگیمیں

• کیڈیمیم انگوٹوں کو ویکیوم فرنس (دباؤ ≤10⁻² Pa) میں رکھیں، ہائیڈروجن کو ریڈکٹنٹ کے طور پر متعارف کروائیں، اور کیڈیمیم آکسائڈز کو گیسیئس کیڈیمیم میں کم کرنے کے لیے 800-1000°C پر گرم کریں۔ کمڈینسر درجہ حرارت: 200-250 ° C؛ حتمی طہارت ≥99.9995%

1. میںنجاست کو دور کرنے کی افادیتمیں

• بقایا سیسہ، تانبا، اور دیگر دھاتی نجاست ≤0.1 پی پی ایم؛
• آکسیجن کا مواد ≤5 پی پی ایم

V. Czochralski سنگل کرسٹل گروتھ

1. میںپگھلنے کا کنٹرول اور بیج کرسٹل کی تیاریمیں

• اعلی طہارت والے کیڈمیئم انگوٹس کو ہائی پیوریٹی کوارٹج کروسیبلز میں لوڈ کریں، 340-360 °C پر آرگن کے نیچے پگھلیں۔ اندرونی تناؤ کو ختم کرنے کے لیے <100> پر مبنی سنگل کرسٹل کیڈمیم کے بیج (قطر 5-8 ملی میٹر) کا استعمال کریں، جو 800 ° C پر پہلے سے اینیلڈ

1. میںکرسٹل پلنگ پیرامیٹرزمیں

• کھینچنے کی رفتار: 1.0-1.5 ملی میٹر/منٹ (ابتدائی مرحلہ)، 0.3-0.5 ملی میٹر/منٹ (مستقل حالت میں نمو)؛
• کروسیبل گردش: 5-10 rpm (کاؤنٹر روٹیشن)؛
• درجہ حرارت کا میلان: 2-5 ° C/mm؛ ٹھوس مائع انٹرفیس درجہ حرارت کا اتار چڑھاو ≤±0.5°C

1. میںخرابی دبانے کی تکنیکمیں

• میںمیگنیٹک فیلڈ اسسٹنس‌: پگھلنے والی ہنگامہ خیزی کو دبانے اور ناپاکی کو کم کرنے کے لیے 0.2-0.5 T محوری مقناطیسی فیلڈ لگائیں۔
• میںکنٹرول شدہ کولنگ‍: 10-20°C/h کی ترقی کے بعد کی ٹھنڈک کی شرح تھرمل تناؤ کی وجہ سے نقل مکانی کے نقائص کو کم کرتی ہے۔

VI پوسٹ پروسیسنگ اور کوالٹی کنٹرول

1. میںکرسٹل مشینیمیں

• میںکاٹنا‌: 20-30 m/s تار کی رفتار سے 0.5-1.0 ملی میٹر ویفرز میں کاٹنے کے لیے ڈائمنڈ وائر آری کا استعمال کریں۔
• میںپالش کرنا‌: کیمیکل مکینیکل پالشنگ (CMP) نائٹرک ایسڈ-ایتھانول مکسچر کے ساتھ (1:5 والیوم کا تناسب)، سطح کی کھردری Ra ≤0.5 nm حاصل کرنا۔

1. میںمعیار کے معیاراتمیں

• میںطہارت‌: GDMS (گلو ڈسچارج ماس سپیکٹرو میٹری) Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm کی تصدیق کرتا ہے۔
• میںمزاحمتی صلاحیت: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (طہارت ≥99.9999%)؛
• میںکرسٹاللوگرافک واقفیت: انحراف <0.5°; سندچیوتی کثافت ≤10³/cm²

VII عمل کی اصلاح کی ہدایات

1. میںٹارگٹڈ نجاست کو ہٹانامیں

• 6N گریڈ کی پاکیزگی (99.9999%) حاصل کرنے کے لیے ملٹی اسٹیج زون ریفائننگ کے ساتھ مل کر Cu, Fe وغیرہ کے منتخب جذب کے لیے آئن ایکسچینج ریزنز کا استعمال کریں۔

1. میںآٹومیشن اپ گریڈمیں

• AI الگورتھم متحرک طور پر کھینچنے کی رفتار، درجہ حرارت کے میلان وغیرہ کو ایڈجسٹ کرتے ہیں، پیداوار کو 85% سے 93% تک بڑھاتے ہیں۔
• کروسیبل سائز کو 36 انچ تک بڑھائیں، 2800 کلوگرام کے سنگل بیچ فیڈ اسٹاک کو فعال کرتے ہوئے، توانائی کی کھپت کو 80 کلو واٹ فی کلوگرام تک کم کریں

1. میںپائیداری اور وسائل کی بازیابی۔میں

• آئن ایکسچینج (سی ڈی ریکوری ≥99.5%) کے ذریعے ایسڈ واش فضلہ کو دوبارہ بنائیں؛
• ایکٹیویٹڈ کاربن جذب + الکلائن اسکربنگ (سی ڈی ویپر ریکوری ≥98%) سے خارج ہونے والی گیسوں کا علاج کریں

خلاصہ

کیڈمیم کرسٹل کی نمو اور صاف کرنے کا عمل ہائیڈرومیٹالرجی، اعلی درجہ حرارت کی فزیکل ریفائننگ، اور درست کرسٹل گروتھ ٹیکنالوجیز کو مربوط کرتا ہے۔ ایسڈ لیچنگ، زون ریفائننگ، الیکٹرولائسز، ویکیوم ڈسٹلیشن، اور Czochralski گروتھ کے ذریعے- آٹومیشن اور ماحول دوست طریقوں کے ساتھ مل کر- یہ 6N-گریڈ الٹرا ہائی پیوریٹی کیڈیمیم سنگل کرسٹل کی مستحکم پیداوار کو قابل بناتا ہے۔ یہ نیوکلیئر ڈیٹیکٹرز، فوٹوولٹک میٹریل، اور جدید سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کے مطالبات کو پورا کرتے ہیں۔ مستقبل کی پیشرفت بڑے پیمانے پر کرسٹل کی نمو، ہدف شدہ ناپاکی کی علیحدگی، اور کم کاربن کی پیداوار پر توجہ مرکوز کرے گی۔