贾彦华,赵艳*,蒋毅坚,梅晓平

(1.北京工业大学激光工程研究院,北京　100124;2.北京工业大学应用数理学院,北京　100124)

GZO陶瓷的拉曼光谱研究

贾彦华1,赵艳1*,蒋毅坚1,梅晓平2

(1.北京工业大学激光工程研究院,北京100124;2.北京工业大学应用数理学院,北京100124)

摘要:采用固相烧结方法制备了纯ZnO陶瓷及GZO(Ga:ZnO)陶瓷。借助拉曼光谱和X射线衍射分别对ZnO陶瓷和不同掺Ga含量的GZO陶瓷进行了测量与分析。结果表明:GZO陶瓷均保持六角纤锌矿结构,在98 cm-1,437 cm-1处分别出现ZnO的特征峰E2(low)和E2(high)；比之纯ZnO陶瓷,在GZO陶瓷的拉曼光谱中出现了位于584 cm-1以及631 cm-1附近的新峰,位于1148 cm-1附近的E1(LO)的倍频模随着Ga掺杂浓度的提高也发生了一些变化。对新峰的振动模归属以及掺杂后原有峰的变化进行了讨论,其中将位于631 cm-1附近的拉曼峰,归因于Ga替代Zn位与O成键的局域振动模式(LVMGa-O)。

关键词:GZO陶瓷；拉曼光谱；局域振荡模(LVM)；Ga掺杂

1引言

ZnO是六角纤锌矿结构Ⅱ-Ⅵ族的直接带隙半导体,具有宽禁带(室温下为3.37 eV)、高激子束缚能(60 meV)的特性,加上其无毒无污染,成本低,原料丰富等优点,被认为是新一代的光电子半导体材料。其优异的特性使ZnO在发光器件,太阳能电池,光波导,传感器、平板液晶显示器等领域具有潜在的应用前景[1-3],是制备室温下短波长光电子器件的优选材料。纯ZnO的载流子浓度和电导率较低,为提高其导电性能,Jang[4],Shinde[5],Pandey[6]等人通过对ZnO(陶瓷或薄膜)掺杂适量Ga或Al可以使外来粒子在ZnO中形成新的晶相、次晶相或引起其中自由载流子的变化,从而使材料中导电电子密度发生变化。……