本发明涉及多晶硫化锌技术领域，尤其涉及一种zns多晶的制备方法。
背景技术：
zns是一种用途广泛的宽带隙ii-vi族半导体材料。红外硫化锌多晶材料具有优异的机械性能和光学性能，广泛用于红外成像系统和多光谱精确制导系统的整流罩等。
目前制备硫化锌多晶的生产工艺主要有：真空热压法、化学气相沉积法和物理气相沉积法，物理气相沉积法(pvd)和化学气相沉积法(cvd)法对设备要求复杂，沉积室和真空系统的设计难度非常高，工艺也非常不好控制，过程中温度及真空的波动，对硫化锌多晶的影响非常大，导致开裂和透过率不高等，并且所需时间非常久，多达半个多月。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种zns多晶的制备方法，该方法制备的zns多晶的具有较高的红外透过率。
本发明提供了一种zns多晶的制备方法，包括以下步骤：
将硫化锌置于管式加热炉中，开始通入硫化氢20～30min后升温，升至第一温度后保温2～4h，所述第一温度为500～600℃；升至第一温度后硫化氢调整通入速率；保温结束后再降温至10～40℃，得到预处理硫化锌；硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min；
将质量比为100:0.3～0.8的预处理硫化锌和al2s3混合，得到混合物；
将所述混合物进行预压至压力50～55mpa后抽真空，真空度至4～10pa后升温至第二温度，保温6～8h，所述第二温度为800～1000℃；升至第二温度3～5h后加压，加压压力为70～90mpa，保持压力至第三温度，第三温度为10～40℃，得到zns多晶。
优选地，所述硫化锌的d50为5～10微米。
优选地，所述第三温度为10～40℃。
优选地，真空度至5～6pa后升温至第二温度。
优选地，硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min。
本发明提供了一种zns多晶的制备方法，包括以下步骤：将硫化锌置于管式加热炉中，开始通入硫化氢20～30min后升温，升至第一温度后保温2～4h，所述第一温度为500～600℃；升至第一温度后硫化氢调整通入速率；保温结束后再降温至10～40℃，得到预处理硫化锌；硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min；将质量比为100:0.3～0.8的预处理硫化锌和al2s3混合，得到混合物；将所述混合物进行预压至压力50～55mpa后抽真空，真空度至4～10pa后升温至第二温度，保温6～8h，所述第二温度为800～1000℃；升至第二温度3～5h后加压，加压压力为70～90mpa，保持压力至第三温度，第三温度为10～40℃，得到zns多晶。本发明在上述工艺下制得的zns多晶具有较高的红外透过率。另外，该方法降低了热压压力，降低了对热压模具和硫化锌粉末的要求。实验结果表明：该方法制得的zns多晶的3～5μm红外透过率为65～66％，8～12μm红外透过率为69～70％。
具体实施方式
本发明提供了一种zns多晶的制备方法，包括以下步骤：
将硫化锌置于管式加热炉中，开始通入硫化氢20～30min后升温，升至第一温度后保温2～4h，所述第一温度为500～600℃；升至第一温度后硫化氢调整通入速率；保温结束后再降温至10～40℃，得到预处理硫化锌；硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min；
将质量比为100:0.3～0.8的预处理硫化锌和al2s3混合，得到混合物；
将所述混合物进行预压至压力50～55mpa后抽真空，真空度至4～10pa后升温至第二温度，保温6～8h，所述第二温度为800～1000℃；升至第二温度3～5h后加压，加压压力为70～90mpa，保持压力至降温至第三温度，第三温度为10～40℃，得到zns多晶。
本发明在上述工艺下制得的zns多晶具有较高的红外透过率。另外，该方法降低了热压压力，降低了对热压模具和硫化锌粉末的要求。
本发明将硫化锌置于管式加热炉中，开始通入硫化氢20～30min后升温，升至第一温度后保温2～4h，所述第一温度为500～600℃；升至第一温度后硫化氢调整通入速率；保温结束后再降温至10～40℃，得到预处理硫化锌；硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min。本发明通过通入硫化氢，将硫化锌粉体还原，去除硫化锌原料中的氧气。
在本发明中，所述硫化锌优选选自d50为5～10微米的硫化锌；在本发明的具体实施例中，所述硫化锌具体选自d50为5微米的硫化锌、d50为10微米的硫化锌或d50为8微米的硫化锌。
在本发明中，硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min，优选为(0.0001～15)kg:(1.8～2.1)l/min:(0.5～1)l/min。本发明开始通入硫化氢保持20～30min后升温，优选保持20～25min后升温。在本发明具体实施例中具体为：以2l/min通入硫化氢气体，保持20min后升温。在具体实施例中，升至第一温度后硫化氢速率调整为0.5l/min、0.8l/min或1l/min。
得到预处理硫化锌后，本发明将质量比为100:0.3～0.8的预处理硫化锌和al2s3混合，得到混合物。本发明优选在惰性气体存在下进行混合。
得到混合物后，本发明将所述混合物进行预压至压力50～55mpa后抽真空，真空度至4～10pa后升温至第二温度，保温6～8h，所述第二温度为800～1000℃；升至第二温度3～5h后加压，加压压力为70～90mpa，保持压力至降温至第三温度，第三温度为10～40℃，得到zns多晶。
本发明将混合物装入模具中，置于本领域技术人员熟知的真空热压炉中，进行预压。在本发明具体实施例中，预压压力具体为50mpa、53mpa或55mpa。
所述真空度至4～10pa后升温至第二温度，优选真空度至5～6pa后升温至第二温度。所述第二温度为800～1000℃，优选为900～1000℃。
本发明提供了一种zns多晶的制备方法，包括以下步骤：将硫化锌置于管式加热炉中，开始通入硫化氢20～30min后升温，升至第一温度后保温2～4h，所述第一温度为500～600℃；升至第一温度后硫化氢调整通入速率；保温结束后再降温至10～40℃，得到预处理硫化锌；硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min；将质量比为100:0.3～0.8的预处理硫化锌和al2s3混合，得到混合物；将所述混合物进行预压至压力50～55mpa后抽真空，真空度至4～10pa后升温至第二温度，保温6～8h，所述第二温度为800～1000℃；升至第二温度3～5h后加压，加压压力为70～90mpa，保持压力至第三温度，第三温度为10～40℃，得到zns多晶。本发明在上述工艺下制得的zns多晶具有较高的红外透过率。另外，该方法降低了热压压力，降低了对热压模具和硫化锌粉末的要求。实验结果表明：该方法制得的zns多晶的3～5μm红外透过率为65～66％，8～12μm红外透过率为69～70％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种zns多晶的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1.粉体还原：将3kgd50为5微米的硫化锌装入管式加热炉中，以2l/min通入硫化氢气体，保持20min，然后开启加热，升温至600℃，保温3h；当温度到达最高温度后，硫化锌气体的流量改为0.8l/min，当温度降为室温后，取出物料，得到去氧硫化锌。
2.掺杂：降去氧后的硫化锌，加入质量比0.8％的al2s3，在惰性气体保护下混合均匀，得到混合物；
3.真空热压：混合物装入模具中，置于真空热压炉中，进行预压，预压压力为53mpa，将热压炉进行抽真空，当真空度到达5pa时，开始加热，加热速率为10℃/min，加热至900℃，保温7h。当升到最高温900℃4h后，开始加压，加压压力为80mpa，保持至降温；当温度降到室温后，脱模，取出硫化锌，加工成厚度为6mm，两面抛光的zns多晶样品，测试其红外透过率。
红外透过率测试结果为：3～5μm红外透过率为65％，8～12μm红外透过率为70％。
实施例2
1.粉体还原：将10kgd50为10微米的硫化锌装入管式加热炉中，以2l/min通入硫化氢气体，保持20min，然后开启加热，升温至550℃，保温4h；当温度到达最高温度后，硫化锌气体的流量改为0.5l/min，当温度降为室温后，取出物料，得到去氧的硫化锌；
2.掺杂：降去氧后的硫化锌，加入质量比0.5％的al2s3，在惰性气体保护下混合均匀，得到混合物；
3.真空热压：混合物装入模具中，置于真空热压炉中，进行预压，预压压力为50mpa，将热压炉进行抽真空，当真空度到达5pa时，开始加热，加热速率为7℃/min，加热至1000℃，保温6h；当升到最高温1000℃3h后，开始加压，加压压力为90mpa，保持至降温；当温度降到室温后，脱模，取出硫化锌，加工成厚度为6mm，两面抛光的zns多晶样品，测试其红外透过率。
红外透过率测试结果为：3～5μm红外透过率为66％，8～12μm红外透过率为69％。
实施例3
1.粉体还原：将12kgd50为8微米的硫化锌装入管式加热炉中，以2l/min通入硫化氢气体，保持20min，然后开启加热，升温至500℃，保温2h；当温度到达最高温度后，硫化锌气体的流量改为1l/min，当温度降为室温后，取出物料，得到去氧的硫化锌；
2.掺杂：降去氧后的硫化锌，加入质量比0.3％的al2s3，在惰性气体保护下混合均匀，得到混合物；
3.真空热压：混合物装入模具中，置于真空热压炉中，进行预压，预压压力为55mpa，将热压炉进行抽真空，当真空度到达5pa时，开始加热，加热速率为9℃/min，加热至900℃，保温8h；当升到最高温900℃5h后，开始加压，加压压力为70mpa，保持至降温；当温度降到室温后，脱模，取出硫化锌，加工成厚度为6mm，两面抛光的zns多晶样品，测试其红外透过率。
红外透过率测试结果为：3～5μm红外透过率为66％，8～12μm红外透过率为68％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种zns多晶的制备方法，包括以下步骤：将硫化锌置于管式加热炉中，开始通入硫化氢20～30min后升温，升至第一温度后保温2～4h，所述第一温度为500～600℃；升至第一温度后硫化氢调整通入速率；保温结束后再降温至10～40℃，得到预处理硫化锌；硫化锌的质量、硫化氢的开始通入速率和硫化氢的调整通入速率比为(0.0001～15)kg:(1.5～2.3)l/min:(0.5～1)l/min；将质量比为100:0.3～0.8的预处理硫化锌和al2s3混合，得到混合物；将所述混合物进行预压至压力50～55mpa后抽真空，真空度至4～10pa后升温至第二温度，保温6～8h，所述第二温度为800～1000℃；升至第二温度3～5h后加压，加压压力为70～90mpa，保持压力至第三温度，第三温度为10～40℃，得到zns多晶。本发明在上述工艺下制得的zns多晶具有较高的红外透过率。另外，该方法降低了热压压力，降低了对热压模具和硫化锌粉末的要求。实验结果表明：该方法制得的zns多晶的3～5μm红外透过率为65～66％，8～12μm红外透过率为69～70％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。