氧化鋅摻鋇的電子結構及其鐵電性能研究
來源:    發布時間: 2019-01-17 17:30   1089 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
  纖鋅礦(Wurtzite)ZnO是直接帶隙半導體材料,其禁帶寬度在室溫條件下一般為3.37 eV,激子束縛能達到60 meV[1],呈現出優異的磁、光電和光催化等性能,在太陽能電池的制造行業、液晶顯示器、光探測器和紫外半導體激光器等方面
  纖鋅礦(Wurtzite)ZnO是直接帶隙半導體材料,其禁帶寬度在室溫條件下一般為3.37 eV,激子束縛能達到60 meV[1],呈現出優異的磁、光電和光催化等性能,在太陽能電池的制造行業、液晶顯示器、光探測器和紫外半導體激光器等方面有著廣泛的應用[2?9].盡管其眾多的優異特性使得ZnO材料被許多科研人員所關注,但由于ZnO材料本身的光學特性和鐵電性較弱而且其本身不具有鐵磁性,從而使得ZnO在光學、磁學和鐵電領域應用較少.大量研究認為純的ZnO摻雜不同種類的化學元素能夠調控和改善其物理性能:如文獻[10]利用濕法氧化的摻雜工藝制備出了由Ag摻雜的ZnO納米結構,結果顯示ZnO摻雜Ag之后的紫外激發強度能夠達到純ZnO紫外激發強度的三倍甚至以上,出現這種結果的原因是因為Ag+光載流子比Zn2+更容易逃逸,所以用Ag摻雜ZnO納米結構的材料制成發光器的發光效率將會大幅度提高;Lin等[11]采用溶膠-凝膠法制備Li摻雜的氧化鋅薄膜在近紫外區發射較弱而在可見光區域發射較強,薄膜含鋰量為8%時的飽和磁化強度大,這主要是因為Li原子摻雜氧化鋅能引起鋅空位和鐵磁性所需的低能隙;Ueda等[12]采用脈沖激光沉積的物理方法成功地制備出了Ni,Mn,Co和Cr摻雜的ZnO薄膜,發現只有Co摻雜的ZnO薄膜在室溫下具有鐵磁性,而摻入其他三種元素(Ni,Mn,Cr)的ZnO薄膜沒有磁性.
  近實驗上發現某些元素摻雜可以改善ZnO半導體材料的電子結構,使其呈現出鐵電性.Joseph等[13]采用脈沖激光沉積的物理方法,在Si(100)基片上生長出來了Li摻雜的氧化鋅體系材料,然后在電容-電壓測量中觀察到了具有1.2 V存儲電壓的鐵電行為,并且通過觀察電容-溫度曲線的大峰值發現鐵電相變發生的溫度為340 K左右;Onodera等[14]研究了Li摻雜ZnO陶瓷的比熱與回線之間的行為并首次觀察到ZnO基材料的電滯回線,測量到在室溫條件下Zn0.83Li0.17O陶瓷材料的剩余極化強度為0.044?C/cm2,雖然這個數值較小,但是給出了該陶瓷具有鐵電性的實驗證據;Dhananjay等[15]采用脈沖激光燒蝕技術在Si襯底上生長出了沿c軸取向的Zn1?xLixO(x=0.05—0.15)薄膜,觀察到了鐵電電滯回線,當Li濃度從0.05增加到0.15時,轉變溫度(Tc)從290 K增加到330 K,作者認為相對介電值的大值與Li濃度的Tcis函數有關;Yang等[16]采用直流磁控濺射法在Si(111)基片上制備出了Zn1?xVxO(x=0.005,0.01,0.015等)薄膜,測得的大剩余極化強度為0.2?C/cm2,因此摻雜ZnO材料的鐵電特性逐步引起了關注. http://www.zhuzhouhejin.com/
 
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