微波辅助烧结Al掺杂ZnO陶瓷的缺陷和光学性能研究

作者：王晨瑞; 苗瑞霞^*; 张德栋; 李永锋^*

来源：电子元件与材料, 2022, 41(04): 356-361.

DOI：10.14106/j.cnki.1001-2028.2022.1758

• ZnO陶瓷
• Al_2O_3掺杂
• 微波辅助烧结
• 缺陷
• 光学性能

采用微波辅助烧结法在空气气氛中以1100℃烧结20 min制备出不同Al_2O_3掺杂量(摩尔分数0%～6%)的ZnO陶瓷。通过XRD、SEM、霍尔实验、UV-Vis光谱、Raman光谱、PL光谱的表征，研究了Al_2O_3掺杂量的变化对微波辅助烧结ZnO陶瓷的物相结构、微观组织、电学性能、光学性能的影响。实验结果表明，Al_2O_3掺杂并没有改变ZnO陶瓷的六方纤锌矿结构，随着Al_2O_3掺杂量的增加，在ZnO晶界处逐渐形成ZnAl_2O_4尖晶石相，ZnO晶粒尺寸逐渐减小；微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的室温电阻率和光学带隙随Al_2O_3掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势；当Al_2O_3掺杂量为摩尔分数4%时，所制备ZnO陶瓷的综合性能最好，样品的室温电阻率为1783Ω·cm,光学带隙为3.04 eV;随着Al_2O_3掺杂量的增加，Al_(Zn)施主缺陷和深能级缺陷浓度增加，所制备ZnO陶瓷的Raman特征峰强度减弱，PL发光峰强度则呈现增强的趋势。Al_(Zn)缺陷的产生有助于载流子浓度的增加和杂质带的形成，从而改善微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的电学性能和光学性能。

• 单位
  西安邮电大学; 电子工程学院