ZnO中的团簇空位：化学性质及其对物理性质的影响
材料科学
2018-03-14 v1
摘要
ZnO 中点缺陷的化学性质、其偏析、团簇或复合体的形成是一个重要的研究领域。在本报告中，使用 1.2 MeV Ar 离子束在颗粒状 ZnO 中引入缺陷。利用 XPS、PL 和拉曼光谱研究监测了辐照注量为 1 x 10^14 和 1 x 10^16 ions/cm2 时缺陷态的演变。XPS 研究表明，在 Ar 离子辐照的 ZnO 中存在氧空位 (VO)。Zn(LMM) 俄歇谱清楚地识别出辐照样品中涉及金属锌的转变。在所有样品的 10 K 光谱中，均可见来自与 IZn 相关的浅施主束缚激子 (DBX) 的强 PL 发射。尽管由于辐照无序导致整体 PL 大幅减弱，但在最高注量辐照的样品中 DBX 强度反而增加。拉曼研究表明高能离子束对锌和氧亚晶格均造成了损伤。在中等注量辐照后，可见涉及 VO、IZn 和 IO 的缺陷复合体的代表性拉曼模式。注量的进一步增加在一定程度上显示出无序的均匀化。该样品的电阻也出现了大幅降低。毫无疑问，高辐照注量引起了颗粒状 ZnO 常规（且高阻）晶界 (GB) 结构的定性改变。可以推测，涉及 IZn 相关浅施主的低阻路径穿过 GB，可用于解释电阻的降低。随着辐照注量的增加，开体积（VZn 和 VO）越来越多地聚集，并最终转变为空洞。整体结果已通过一个模型加以阐明，该模型强调了可能演化的新缺陷微观结构，其与 GB 相关的无序截然不同。基于该模型，对无序 ZnO 中普遍观察到的抗辐照能力、着色现象和铁磁性提出了定性解释。
引用
@article{arxiv.1710.03696,
title = {Clustered vacancies in ZnO: Chemical aspects and consequences on physical properties},
author = {S. Pal and N. Gogurla and Avishek Das and S. S. Singha and P. Kumar and D. Kanjilal and A. Singha and S. Chattopadhyay and D. Jana and A. Sarkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.03696},
year = {2018}
}
备注
35 pages, 10 figures, 71 references