《高純硫化鎘》編制說明-預審稿

全國有色金屬標準化技術委員會年會論證的標準計劃項目的通知》（有色標委制（修）訂項目計劃的通知》（有色標委〔2023〕22號），全國有色金屬標準化技術委員會下達了修訂《高純硫化鎘》行業(yè)標準的任務，計劃編號：2022-有色金屬標準化技術委員會?！陡呒兞蚧k》由安徽光智科技有限公司和東方高純硫化鎘是Ⅱ-Ⅵ族中具有廣泛應用的半導體材料，主要用于制備紫光和紫外光探測器。硫化鎘的獨特應用性能與晶粒尺寸、形狀等密切相關，在太陽能轉換、光電子器件、光催化、非線性光學、磁性材料、生物和通訊等領域中具有廣闊的發(fā)展前景。硫化鎘具有寬帶系結構，因此可用于制備紫光和紫外光探測器；硫化鎘具有很強的光敏性，可制成位置傳感器、氣敏傳感器、光電探測器等。硫化鎘有很多種制備方法，可制備出納米顆粒、納米線、納米棒、納米帶、納米空心球、納米花、納米有序薄膜、納米半導體復合膜等多種形式，每一種形式都有不同的用途，因此硫化鎘在光、電、磁、光催化等方面都有巨航空航天、智能制造等領域核心技術?！薄缎虏牧袭a業(yè)發(fā)展指南》正式發(fā)布，對新材料產業(yè)的政策支持力度增加，提出重點突破一批新材料品種、關鍵工藝技術與專用裝備，“先進基礎材料總體實現穩(wěn)定供給，前沿新材料取得一批核泛，對6N高純硫化鎘的需求量也逐年增大，需要有一個規(guī)范來指導超高純6N硫化鎘行業(yè)的發(fā)展。本標準的修訂，有利于促進6N高純硫化鎘行業(yè)的發(fā)展，同時也有利于6N高純硫化鎘下游企業(yè)和科研院所發(fā)展和研發(fā)下游產品；本標準的修訂，符合國家質量提升的產業(yè)政策要求，中共中央國務院發(fā)布的《關于開展質量突出問題得到有效治理，智能化、消費友好的中高端產品供給大幅增加，高附加值和優(yōu)質服務供給比重進一步提升，中國制造、中國建造、中國服務、中國品牌國際競爭力顯著增強?！兑庖姟废Ｍa業(yè)發(fā)展質量穩(wěn)步提高，企業(yè)質量管理水平大幅提升，傳統(tǒng)優(yōu)勢產業(yè)實現價值鏈升級，戰(zhàn)略性新興產業(yè)的質量效益特征更加明顯，服務業(yè)提質增效進一步加快，以技術、技能、知識等為要素的質量競爭型產業(yè)規(guī)模顯著擴大，形成一批質量效益一流的世界級產業(yè)集群。落實到高新技術新興材料高純硫化鎘方面，從5N高純級進步到6N高純級就是中低端的材料制造到高端材料制造突破的現實要求，是因為質量提升導致材料性能和市場價值得到極大提升的現實體現，因此修訂《高純硫化鎘》的行業(yè)標修訂YS/T1056—2015《高純硫化鎘》的行業(yè)標準，涉及增加6N硫化鎘的牌號、增加雜質元素種類、試驗方法等關鍵技術內容，有利于促進企業(yè)生產工藝裝備、技術水平、試驗檢測的升級發(fā)展，同時也利于下游使用6N高純硫化鎘的生產企業(yè)及科研院所的生產研發(fā)方面的發(fā)展，減少企業(yè)和科研院所在新產品開發(fā)上的技術投入和避免企業(yè)在新產品開發(fā)上的重復變動，規(guī)范6N高純硫化鎘材料在新領域中應用的質量標準，倒逼6N高純硫化鎘材料生產企業(yè)質量和效益99.9999%高純硫化鎘是具有廣泛應用的半導體材料，高純硫研發(fā)與實施對我國國防軍工、電子行業(yè)、高新科學技術及經濟發(fā)展都起著重要作用。近年來我國在半導體材料行業(yè)和探測器技術的發(fā)展上取得了迅猛發(fā)展。隨著科技的進步，99.9999%高純硫化鎘主要應用開始從軍工行業(yè)向軍民工業(yè)轉變，有廣闊的發(fā)展、應用前景。隨著下游半導體材料的發(fā)展，99.9999%高純硫99.9999%硫化鎘主要用于制備紫光和紫外光探測器。目前產品主要為中國的不斷成熟與突破，其對氣相合成法制備的99.9999%硫化鎘多晶的需求量逐年增長。兩家科研院所的使用量從2015年開始的5—10kg/年增長到2019年的100—150kg/年，同時其他一些科研機構已經進入或者準備進入紫外光探測器這個領域。隨著國內6N硫化鎘工藝技術的成熟及穩(wěn)定，有著很大可能取代國外同類產品。2020年上述兩家科研院所的需求量超過了200kg，預計到2025年硫化鎘的市場需求規(guī)模將達到一噸以上，因此隨著相關研究機構的下游技術成熟，99.9999%高純硫化鎘行業(yè)標準的制定，有利于促進企業(yè)生產水平、試驗檢測的升級發(fā)展，同時也利于下游使用高純硫化鎘的生產企業(yè)及科研院所的生產研發(fā)方面的發(fā)展，減少企業(yè)和科研院所在新產品開發(fā)上的技術投入和避免企業(yè)在新產品開發(fā)上的重復投入，規(guī)范高純硫化鎘材料在新領域中應用的質量標準，倒逼高純硫化鎘材料生產企業(yè)質量和效益的提高，增強企業(yè)的安徽光智科技有限公司是一家集硒、碲、鉍、鎘、其化合物的研發(fā)、生產、銷售為一體的大型高新技術企業(yè)，產品廣泛應用于玻璃、陶瓷、電解錳、飼料、電子、通訊、光電半導體材料、熱成像、探測器及太陽能光伏材料等行業(yè)。安徽光智科技有限公司是國家高新技術企業(yè)，是國家工程技術中心的所在單位，公司有多項產品如高能射線探測及成像材料用碲鋅鎘多晶紅外激光材料和鏡片、鍺系列產品、碲鋅鎘靶材、硫化鎘材料及靶材、碲鋅鎘晶體窗口材料等均是填補了國家戰(zhàn)略新型材料空白的產品，并且產品質東樹新材料有限公司的控股子公司，是國內最早從事高純金屬及化合物半導體材料研究、開發(fā)和生產的公司，擁有現代化的千級凈化廠房、百級超凈室以及國內領先的GDMS、ICPMS檢測設備，多年來研發(fā)、生產的高純金屬及半導體材料品種數量位居國內榜首。東方峨半高純主營產品分為單質元素、化合物以及氧化物三大類，涵蓋5N～7.5N（即99.999%～99.999995%）碲、鎘、銻、鎵、銦、錫、鋅、銀、碲鋅鎘等九種高（超）純材料，廣泛應用于紅外、光伏、新能源、熱電、醫(yī)學、電子制冷元件、集成電路、半導體、合金等行業(yè)，在高新2020年8，在全國有色金屬標準化技術委員會組織下，成立了以安徽光智2020年9月-2021年8月，編制小組調研5N-6N高純硫化鎘的生產工藝、設備等過程，高純硫化鎘產品規(guī)格尺寸、雜質含量等相關情況，并對高純硫化目前國內外高純硫化鎘的制備方法主要有化學法和物理法，化學法主要有水熱合成法、微乳液法和離子交換法，化學法制備硫化鎘主要存在制備過程中需要用大量的試劑，從而導致所制備的硫化鎘純度無法滿足要求，針對于6N硫化鎘的制備無法采用化學法；物理法主要有液相合成法和氣相合成法，制備過程中選用純度較高的單質元素作為原料，過程中不會接觸其它物質，可以保證液相合成法制備高純硫化鎘是在特制的高壓裝置內進行，根據比例要求稱取一定量的高純鎘單質和硫單質，再把兩種單質混合裝入高純等靜壓石墨（或氮化硼）容器內，再把裝料容器放入高壓裝置內。置換爐內的空氣后，充入一定的壓力開始升溫合成，硫和鎘在350—450℃和爐內壓力5—6MPa的條件下進行合成，然后在1000—1100℃下進行恒溫一定的時間，以使高純硫和高純鎘單可以保證產品的純度，投入的單質原料純度為6N，最終的硫化鎘產品純度能滿氣相合成法是將高純硫單質和高純鎘按照一定的比例分別放入到特定裝置上的硫蒸發(fā)室和鎘蒸發(fā)室，在一定的溫度下高純硫和高純鎘單質分別蒸發(fā)，通過惰性氣體（高純氬氣）作為載體，使兩種氣體在合成室進行氣相合成硫化鎘多晶體。高純硫和高純鎘在320—750℃的溫度下進行加熱蒸發(fā)后在1000—1100℃的溫度下合成，過程中的載體流量為300—450ml/min。硫化鎘的整個合成過程中不接觸除高純氬氣以外的其它物質，可以保證產品的純度，同時制備過程中，高純硫和高純鎘經過了一次蒸發(fā)，相當于又進行了一次提純，最終硫目前國內關于《高純硫化鎘》的標準（標準號YS/T1056—2015）中只有5N的標準，暫無關于6N高純硫化鎘的標準約定。現階段6N高純硫化鎘主要用于制備紫外探測器上的硫化鎘單晶片。隨著硫化鎘生產工藝的成熟和應用市場的擴大，客戶對硫化鎘產品提出了更高、更新的技術要求。近年來，隨著紅外探測技術的發(fā)展，硫化鎘紫外探測器作為紅外探測技術的配套使用器件，客戶鎘》推薦性國家標準項目建議書、標準草案等材料，全體委員會議論證結論為同意國家標準立項。由秘書處組織委員網上投票，投票通過后轉報國標委，并標準制（修）訂項目計劃的通知》（有色標委〔2023〕22號），全國有色金屬標準化技術委員會下達了修訂《高純硫化鎘》國家標準的任務，計劃編號：2022-半高純材料有限公司開展現場試驗工作，按照標準規(guī)定的試驗方法，對標準主要技術要求高純硫化鎘化學成分進行驗證性試驗，摸索實測數據，并根據現場高純硫化鎘的外觀質量的測試情況，及時召開現場工作會議，形成會議紀要，布置下一步工作計劃。根據前期的調研、工作會議及現場試驗，編制組及時修2023年9月-10月，在全國有色金屬標準化技術委員會主持下，高純硫化鎘編制小組通過郵件、電話、微信等廣泛向全國高純硫化鎘生產廠商，用戶及科研院所發(fā)送標準草案稿征求意見。發(fā)送征求意見稿的單位有：東方電氣（樂山）峨半高純材料有限公司、成都中建材光電材料有限公司等。發(fā)送“征求意究，提出具體修改意見及采納情況，詳細內容見《標準征求意見稿意見處理匯2.本標準反映了當前國內高純硫化鎘產品的生產水平，便于生產，并且符合行3.本標準細化高純硫化鎘產品質量要求，融入較為先進的分析檢測方法，更好5.結合我國材料工業(yè)實際生產水平，同時根據產品用戶的意見反饋，正確兼顧好彼此之間的關系，追求技術的先進性、指標的6.本標準在制定中主要遵循：科學性和技術先進的原則；可行和嚴謹的原則；根據標準編寫的規(guī)范，對標準適用范圍描述進行了修改；將“本標準規(guī)定了高純硫化鎘的要求、試驗方法、檢驗規(guī)則及標志、包裝、運輸、貯存、質量證明書與訂貨單(或合同)內容。”更改為“本文件規(guī)定了高純硫化鎘的技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸、貯存、隨行文件及訂貨單內容?！备牧嗽瓨藴?范圍中的適用范圍。將“本標準適用于由高純硫酸鎘與高純硫化氫反應制得的高純硫化鎘。”更改為“本文件適用于質量分數不小于99.999%的高純硫化鎘的生產、檢測及質量評價?！痹黾恿水a品的應用范圍。將“產品主要用于光敏電阻材料、太陽能電池等行業(yè)?！备臑椤爱a品主要用于光敏電阻材料、太陽能轉換、光電子器件、光刪除了引用文件YS/T838-2012碲化鎘。改為引用YS/T917高純鎘化學通過走訪國內高純硫化鎘的用戶，從調研的情況看，6N高純硫化鎘大多主要用于探測器、光學存儲器等方面。國內高純硫化鎘單晶生產的用戶要求技術CdS含量（不小于）/10%1B 11111 1K 1111雜質含量總和（不大于）/×101aCdS的含量為100%減去雜質（不包含C、N、O等氣體元b雜質含量總和為所測元素的實測值之和，包含但不限于表中所注：用戶對其他雜質元素要求提供檢測數據時，從用戶反饋的信息，6N的高純硫化鎘主要用于制備硫化鎘單晶，在硫化鎘單晶生長過程中，硼、鎵、鋰等雜質元素含量過高易造成單晶硅反型。其次，硫化鎘中的重金屬雜質元素錫、金、鉛、砷會影響硫化鎘晶體的電學參數和器件性能，故硫化鎘中硼、鉀、鎵、錫、金、鉛、砷等雜質需要設定或修訂控制此外，鋁、鈣、鈉為常見元素，高純硫化鎘在生產、包裝、運輸過程中，由于環(huán)境和人為因素，易引起高純硫化鎘中鋁、鈣、鈉雜質含量過高，最終造成高純硫化鎘產品質量難以控制，且用戶也對高純硫化鎘中鋁、鈣、鈉雜質含器件性能下降。故高純硫化鎘中鋁、鈣、鈉等雜質需要表36N高純硫化鎘檢測報告（峨半高純，單位：μg/g）雜質元素CdS2106-1CdS2106-2CdS2106-3平均值標準值Ag<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Al<0.02<0.01<0.01<0.01≤0.05B<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Bi<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01Ca<0.020.020.020.025≤0.1Cr<0.02<0.01<0.01<0.01≤0.01Cu<0.02<0.02<0.02<0.02≤0.05Fe<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Ga<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Mg<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.05K<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Li<0.02<0.02<0.02<0.02<0.02Mn<0.01<0.005<0.005<0.005≤0.01Na0.050.060.10.04≤0.1Ni<0.02<0.02<0.02<0.02≤0.05Pb<0.02<0.02<0.02<0.02≤0.02Sb<0.02<0.02<0.02<0.02≤0.1Sn<0.05<0.05<0.05<0.05≤0.05Zn<0.05<0.05<0.05<0.05≤0.1表46N高純硫化鎘檢測報告（峨半高純，單位：μg/g）雜質元素CdS020603CdS020606CdS020607CdS020608CdS021601CdS021602CdS021604CdS022601CdS022603CdS022605平均值標準值Ag<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005≤0.01Al<0.010.010.03<0.01<0.01<0.01<0.010.030.01<0.010.02≤0.05As<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05≤0.05B<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Bi<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005≤0.01Ca0.020.020.020.040.03<0.010.020.020.040.020.025≤0.1Cr<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Cu<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05≤0.05Fe<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Ga<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Li<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05Mg<0.01<0.010.01<0.010.02<0.010.020.03<0.01<0.01<0.01≤0.05K<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.01Mn<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005≤0.01Na0.020.010.020.02<0.01<0.010.01<0.010.030.010.015≤0.1Ni<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01≤0.05Pb<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005≤0.02Sb<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05≤0.1Si0.010.020.020.070.020.040.040.020.010.030.031≤0.1Sn<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05≤0.05Zn<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1<0.1≤0.1Au<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05<0.05 Hg<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01-Tl<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01 Th<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001-U<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001 Sr<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005-Zr<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005 Ti<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005<0.005 Co<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01-D)檢測結果驗證PerfectAnalysisPerfectAnalysisTechno委托方：峨眉山市峨半高純材料有限公司UBFlPSKVWYnU未經我測領準不得整分復制本報告。本檢測古果僅對取薄的測式樣品負責。樣品編號為客戶理供。測試日期：2021-01-07BF1PSKVWYUuBFAPSKπVWYThU從試驗驗證的產品結果看，高純硫化鎘中雜質砷、金、汞、鉈、釷、鈾、鍶、磷、碲、鈷、鉛、鉍等雜質元素非常低，接近檢出限。并且目前只有部分用戶對高純硫化鎘中鉛、鉍、砷雜質元素含量提出要求，沒有用戶對高純硫化鎘中金、汞、鉈、釷、鈾、鍶、磷、碲、鈷等元素有要求。因此高純硫化鎘中金、汞、鉈、釷、鈾、鍶、磷、碲、鈷雜質元素不作為重點監(jiān)控對象。兼顧用戶對6N高純硫化鎘技術指標要求和國內目前的平均生產水平，在原有5N高純硫化鎘標準的基礎上，增加6N高純硫化鎘的標準要求，根據與客戶走訪交流調研。最終確定了6N高純硫化鎘的化學成分如表3所示。牌號CdS-06化學成分（質量分數）CdS含量a（不小于）/10-4%99.9999雜質含量（不大于）/×10-4Ag0.01Al0.05B0.01Bi0.01Ca0.1Cr0.01Cu0.05Fe0.01Ga0.01Li0.05Mg0.05K0.01Mn0.01Na0.1Ni0.05Pb0.020.10.05Zn0.1雜質含量總和b（不大于）/×10-41aCdS的含量為100%減去雜質（不包含C、N、O等氣體元素）總和的余量。b雜質含量總和為所測元素的實測值之和，包含但不限于表中所列元素。注1用戶對其他雜質元素要求提供檢測數據時，可由雙方協(xié)商解決。從試驗驗證的結果看，標準要求的6N高純硫化鎘中各雜質元素含量平均值均在標準范圍內，本標準將是我國目前水平較高的6N高純硫化鎘產品標準，能滿足我國與高純硫化鎘相關的紫外探測器制備技術的客觀要求，既體現了我國高純硫化鎘制備技術的先進水平，又兼顧我國現階段的具體實際。本標準實施增加了產品規(guī)格要求：高純硫化鎘為塊狀或粉末狀。具體規(guī)格要求由供需元標準中產品化學成分的測定參照YS/T838-2012的附錄A碲化鎘的分析方法進行，但該檢測方法僅適用于5N產品，并且檢測元素僅包含1