ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹಂತಗಳು ಮತ್ತು ನಿಯತಾಂಕಗಳು

I. ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಪೂರ್ವಭಾವಿ ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಶುದ್ಧೀಕರಣ

1. ‌ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಫೀಡ್‌ಸ್ಟಾಕ್ ತಯಾರಿಕೆ‌

• ‌ಆಮ್ಲ ತೊಳೆಯುವುದು: ಕೈಗಾರಿಕಾ ದರ್ಜೆಯ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಇಂಗುಗಳನ್ನು 5%-10% ನೈಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ 40-60°C ನಲ್ಲಿ 1-2 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಮುಳುಗಿಸಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಲೋಹೀಯ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿ. ತಟಸ್ಥ pH ಮತ್ತು ನಿರ್ವಾತವು ಒಣಗುವವರೆಗೆ ಅಯಾನೀಕರಿಸಿದ ನೀರಿನಿಂದ ತೊಳೆಯಿರಿ.
• ‌ಹೈಡ್ರೋಮೆಟಲರ್ಜಿಕಲ್ ಲೀಚಿಂಗ್: ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಹೊಂದಿರುವ ತ್ಯಾಜ್ಯವನ್ನು (ಉದಾ. ತಾಮ್ರ-ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಸ್ಲ್ಯಾಗ್) ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲದೊಂದಿಗೆ (15-20% ಸಾಂದ್ರತೆ) 80-90°C ನಲ್ಲಿ 4-6 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿ, ≥95% ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಸೋರಿಕೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿ. ಸ್ಪಾಂಜ್ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್‌ ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸ್ಥಳಾಂತರಕ್ಕಾಗಿ ಸತು ಪುಡಿಯನ್ನು (1.2-1.5 ಪಟ್ಟು ಸ್ಟೊಚಿಯೊಮೆಟ್ರಿಕ್ ಅನುಪಾತ) ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾಡಿ ಮತ್ತು ಸೇರಿಸಿ.

1. ‌ಕರಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಎರಕಹೊಯ್ದ‌

• ಸ್ಪಾಂಜ್ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಲೋಡ್ ಮಾಡಿ, ಆರ್ಗಾನ್ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ 320-350°C ನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಿ, ನಿಧಾನವಾಗಿ ತಂಪಾಗಿಸಲು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅಚ್ಚುಗಳಲ್ಲಿ ಸುರಿಯಿರಿ. ≥8.65 g/cm³ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಇಂಗುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಿ.

II. ವಲಯ ಸಂಸ್ಕರಣೆ

1. ‌ಸಲಕರಣೆಗಳು ಮತ್ತು ನಿಯತಾಂಕಗಳು‌

• 5-8 ಮಿಮೀ ಕರಗಿದ ವಲಯ ಅಗಲ, 3-5 ಮಿಮೀ/ಗಂಟೆಯ ಅಡ್ಡಹಾಯುವ ವೇಗ ಮತ್ತು 8-12 ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಪಾಸ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಮತಲ ತೇಲುವ ವಲಯ ಕರಗುವ ಕುಲುಮೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ. ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್: 50-80°C/ಸೆಂ; ನಿರ್ವಾತ ≤10⁻³ Pa‌.
• ‌ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆ: ಪುನರಾವರ್ತಿತ ವಲಯವು ಸಾಂದ್ರೀಕೃತ ಸೀಸ, ಸತು ಮತ್ತು ಇತರ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಇಂಗೋಟ್ ಬಾಲದಲ್ಲಿ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಿಮ 15-20% ಅಶುದ್ಧತೆ-ಭರಿತ ವಿಭಾಗವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿ, ಮಧ್ಯಂತರ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ≥99.999% ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ.

1. ‌ಪ್ರಮುಖ ನಿಯಂತ್ರಣಗಳು‌

• ಕರಗಿದ ವಲಯದ ತಾಪಮಾನ: 400-450°C (ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಂನ ಕರಗುವ ಬಿಂದು 321°C ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು);
• ಜಾಲರಿ ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ತಂಪಾಗಿಸುವ ದರ: 0.5-1.5°C/ನಿಮಿಷ;
• ಆರ್ಗಾನ್ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ: ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು 10-15 ಲೀ/ನಿಮಿಷ

III. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ರಿಫೈನಿಂಗ್

1. ‌ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸೂತ್ರೀಕರಣ‌

• ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಂಯೋಜನೆ: ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಸಲ್ಫೇಟ್ (CdSO₄, 80-120 g/L) ಮತ್ತು ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲ (pH 2-3), ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ನಿಕ್ಷೇಪ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು 0.01-0.05 g/L ಜೆಲಾಟಿನ್ ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

1. ‌ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ನಿಯತಾಂಕಗಳು‌

• ಆನೋಡ್: ಕಚ್ಚಾ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಪ್ಲೇಟ್; ಕ್ಯಾಥೋಡ್: ಟೈಟಾನಿಯಂ ಪ್ಲೇಟ್;
• ಪ್ರವಾಹ ಸಾಂದ್ರತೆ: 80-120 A/m²; ಸೆಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್: 2.0-2.5 V;
• ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ತಾಪಮಾನ: 30-40°C; ಅವಧಿ: 48-72 ಗಂಟೆಗಳು; ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಶುದ್ಧತೆ ≥99.99%‍

IV. ನಿರ್ವಾತ ಕಡಿತ ಶುದ್ಧೀಕರಣ

1. ‌ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಕಡಿತ ಮತ್ತು ಬೇರ್ಪಡಿಕೆ‌

• ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಇಂಗುಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಾತ ಕುಲುಮೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿ (ಒತ್ತಡ ≤10⁻² Pa), ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಅಪವರ್ತನಕಾರಿಯಾಗಿ ಪರಿಚಯಿಸಿ, ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಅನಿಲರೂಪದ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್‌ಗೆ ಇಳಿಸಲು 800-1000°C ಗೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿ. ಕಂಡೆನ್ಸರ್ ತಾಪಮಾನ: 200-250°C; ಅಂತಿಮ ಶುದ್ಧತೆ ≥99.9995%

1. ‌ಕಲ್ಮಶ ತೆಗೆಯುವ ದಕ್ಷತೆ‌

• ಉಳಿದ ಸೀಸ, ತಾಮ್ರ ಮತ್ತು ಇತರ ಲೋಹೀಯ ಕಲ್ಮಶಗಳು ≤0.1 ppm;
• ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಂಶ ≤5 ppm‌

ವಿ. ಝೋಕ್ರಾಲ್ಸ್ಕಿ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆ

1. ‌ಕರಗುವಿಕೆ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಬೀಜ ಹರಳುಗಳ ತಯಾರಿಕೆ‌

• ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಇಂಗೋಟ್‌ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಲೋಡ್ ಮಾಡಿ, ಆರ್ಗಾನ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ 340-360°C ನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಿ. ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು 800°C ನಲ್ಲಿ ಪೂರ್ವ-ಅನೆಲ್ ಮಾಡಿದ <100>-ಆಧಾರಿತ ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಬೀಜಗಳನ್ನು (ವ್ಯಾಸ 5-8 ಮಿಮೀ) ಬಳಸಿ.

1. ‌ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಪುಲ್ಲಿಂಗ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳು‌

• ಎಳೆಯುವ ವೇಗ: 1.0-1.5 ಮಿಮೀ/ನಿಮಿಷ (ಆರಂಭಿಕ ಹಂತ), 0.3-0.5 ಮಿಮೀ/ನಿಮಿಷ (ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಬೆಳವಣಿಗೆ);
• ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ತಿರುಗುವಿಕೆ: 5-10 rpm (ಪ್ರತಿ-ತಿರುಗುವಿಕೆ);
• ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್: 2-5°C/ಮಿಮೀ; ಘನ-ದ್ರವ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ತಾಪಮಾನದ ಏರಿಳಿತ ≤±0.5°C‌

1. ‌ದೋಷ ನಿಗ್ರಹ ತಂತ್ರಗಳು‌

• ‌ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರ ಸಹಾಯ: ಕರಗುವ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಲು ಮತ್ತು ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಸ್ಟ್ರೈಯೇಷನ್‌ಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು 0.2-0.5 T ಅಕ್ಷೀಯ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿ;
• ‌ನಿಯಂತ್ರಿತ ಕೂಲಿಂಗ್: ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ನಂತರದ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯ ದರ 10-20°C/h ಆಗಿದ್ದು, ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಸ್ಥಳಾಂತರ ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

VI. ನಂತರದ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ಗುಣಮಟ್ಟ ನಿಯಂತ್ರಣ

1. ‌ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಮೆಷಿನಿಂಗ್‌

• ‌ಕತ್ತರಿಸುವುದು: 20-30 ಮೀ/ಸೆಕೆಂಡ್ ತಂತಿ ವೇಗದಲ್ಲಿ 0.5-1.0 ಮಿಮೀ ವೇಫರ್‌ಗಳಾಗಿ ಕತ್ತರಿಸಲು ವಜ್ರದ ತಂತಿ ಗರಗಸಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ;
• ‌ಹೊಳಪು ನೀಡುವುದು: ನೈಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ-ಎಥೆನಾಲ್ ಮಿಶ್ರಣದೊಂದಿಗೆ (1:5 ಸಂಪುಟ ಅನುಪಾತ) ರಾಸಾಯನಿಕ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಹೊಳಪು (CMP), ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನ Ra ≤0.5 nm ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು.

1. ‌ಗುಣಮಟ್ಟದ ಮಾನದಂಡಗಳು‌

• ‌ಶುದ್ಧತೆ: GDMS (ಗ್ಲೋ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೆಟ್ರಿ) Fe, Cu, Pb ≤0.1 ppm ಅನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸುತ್ತದೆ;
• ‌ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆ: ≤5×10⁻⁸ Ω·m (ಶುದ್ಧತೆ ≥99.9999%);
• ‌ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನ: ವಿಚಲನ <0.5°; ಡಿಸ್ಲೊಕೇಶನ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ≤10³/ಸೆಂ²

VII. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ನಿರ್ದೇಶನಗಳು

1. ‌ಉದ್ದೇಶಿತ ಕಲ್ಮಶ ತೆಗೆಯುವಿಕೆ‌

• 6N-ದರ್ಜೆಯ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು (99.9999%) ಸಾಧಿಸಲು ಬಹು-ಹಂತದ ವಲಯ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯೊಂದಿಗೆ Cu, Fe, ಇತ್ಯಾದಿಗಳ ಆಯ್ದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗಾಗಿ ಅಯಾನು-ವಿನಿಮಯ ರಾಳಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ.

1. ‌ಆಟೊಮೇಷನ್ ಅಪ್‌ಗ್ರೇಡ್‌ಗಳು‌

• AI ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ಗಳು ಎಳೆಯುವ ವೇಗ, ತಾಪಮಾನದ ಇಳಿಜಾರುಗಳು ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತವೆ, ಇಳುವರಿಯನ್ನು 85% ರಿಂದ 93% ಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ;
• ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ಗಾತ್ರವನ್ನು 36 ಇಂಚುಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಿ, 2800 ಕೆಜಿಯ ಏಕ-ಬ್ಯಾಚ್ ಫೀಡ್‌ಸ್ಟಾಕ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿ, ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು 80 kWh/kg ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿ.

1. ‌ಸುಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಸಂಪನ್ಮೂಲ ಚೇತರಿಕೆ‌

• ಅಯಾನು ವಿನಿಮಯದ ಮೂಲಕ ಆಮ್ಲ ತೊಳೆಯುವ ತ್ಯಾಜ್ಯವನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಿ (ಸಿಡಿ ಚೇತರಿಕೆ ≥99.5%);
• ಸಕ್ರಿಯ ಇಂಗಾಲದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ + ಕ್ಷಾರೀಯ ಸ್ಕ್ರಬ್ಬಿಂಗ್ (ಸಿಡಿ ಆವಿ ಚೇತರಿಕೆ ≥98%) ನೊಂದಿಗೆ ನಿಷ್ಕಾಸ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸಿ.

ಸಾರಾಂಶ

ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೈಡ್ರೋಮೆಟಲರ್ಜಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಭೌತಿಕ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ನಿಖರ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲ ಸೋರಿಕೆ, ವಲಯ ಸಂಸ್ಕರಣೆ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ, ನಿರ್ವಾತ ಶುದ್ಧೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕ್ಜೋಕ್ರಾಲ್ಸ್ಕಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೂಲಕ - ಯಾಂತ್ರೀಕೃತಗೊಂಡ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಅಭ್ಯಾಸಗಳೊಂದಿಗೆ - ಇದು 6N-ದರ್ಜೆಯ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ-ಪ್ಯೂರಿಟಿ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಸ್ಥಿರ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಇವು ಪರಮಾಣು ಶೋಧಕಗಳು, ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಮುಂದುವರಿದ ಅರೆವಾಹಕ ಸಾಧನಗಳ ಬೇಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತವೆ. ಭವಿಷ್ಯದ ಪ್ರಗತಿಗಳು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆ, ಉದ್ದೇಶಿತ ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಬೇರ್ಪಡಿಕೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ಇಂಗಾಲದ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತವೆ.