SnO₂纳米晶中Co-Ni共掺杂点缺陷的识别及其对结构和光学性质的影响
材料科学
2021-09-07 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
采用化学共沉淀技术合成了Sn₀.₉₇₋ᵧCo₀.₀₃NiᵧO₂(0≤y≤0.04)纳米晶,其平均晶粒尺寸范围为7.3 nm(y=0.00)至5.6 nm(y=0.04)。我们识别了共掺杂引起的纳米晶中与Sn相关的非化学计量缺陷和与O相关的化学计量缺陷,并广泛研究了它们对纳米晶结构和光学性质的影响。通过XPS观察到,随着Ni共掺杂浓度(y)的增加,对于y=0.00的纳米晶,非化学计量的Sn缺陷Sn_Sn“补偿了已有的缺陷Sn_i⁗。高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)也证实了Sn_Sn“的存在。对于Frenkel缺陷,XPS结果表明,以悬挂键形式表现的表界面缺陷态V_O和O_i的浓度随y的增加而增加。纳米晶的变温磁化测量证实了V_O的电荷态。研究发现,点缺陷对结构性质的影响表现为:完整Sn-O八面体的八面体几何畸变减小,而三角平面配位几何的畸变增加。Urbach边的分析表明共掺杂导致纳米晶无序度增加。纳米晶的光学带隙在y≤0.02时发生红移,随后观察到逐渐蓝移。O相关缺陷对纳米晶的蓝光发射有直接影响,与y=0.00相比,y=0.04时蓝光发射在总发射强度中的光谱贡献增加了72%。
关键词
引用
@article{arxiv.1905.02255,
title = {Identification of point defects on Co-Ni co-doping in SnO$_{2}$ nanocrystals and their effect on the structural and optical properties},
author = {S. Roy and Brijmohan Prajapati and A. Singh and Amish G. Joshi and S. Chatterjee and Anup K. Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.02255},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 18 figures