目的定量分析陽離子摻雜ZnO材料中最優(yōu)化陽離子摻雜量及電子載流子濃度。方法基于團(tuán)簇加連接原子模型,解析并建立陽離子摻雜ZnO材料的團(tuán)簇式結(jié)構(gòu),計(jì)算最優(yōu)陽離子摻雜量條件下的電子載流子濃度。根據(jù)理論分析結(jié)果,設(shè)計(jì)Sn摻雜ZnO材料,并利用磁控濺射方法制備Sn摻雜ZnO薄膜。通過紫外可見分光光度計(jì)、霍爾效應(yīng)測試儀等分別評價(jià)Sn摻雜ZnO薄膜的透光率和電子載流子濃度。結(jié)果以纖鋅礦ZnO為研究體系,基于團(tuán)簇加連接原子模型,建立纖鋅礦ZnO的團(tuán)簇式{[Zn-O₄]Zn₃}。在此基礎(chǔ)上,建立纖鋅礦ZnO超團(tuán)簇結(jié)構(gòu):{中心團(tuán)簇式}—{第一近鄰團(tuán)簇式}₆—{連接團(tuán)簇式}={[Zn-O₄]Zn₃}—{[Zn-O₄]Zn₃}₆—{[Zn-O₄]Zn₃}=Zn₃₂O₃₂。基于纖鋅礦ZnO超團(tuán)簇結(jié)構(gòu),建立陽離子摻雜ZnO的超團(tuán)簇結(jié)構(gòu){[M-O_...

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圖2SnZn31O32薄膜透光率曲線

綜合SnZn31O32薄膜透光率和電子載流子濃度數(shù)據(jù)可知，SnZn31O32薄膜具備透明導(dǎo)電性質(zhì)，有望成為具有高電子載流子濃度的新型透明導(dǎo)電氧化物材料。在實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)增加SnO2-ZnO混合粉體靶材中Sn的含量，則在Sn摻雜ZnO薄膜中易出現(xiàn)Sn的局部聚集，甚至出現(xiàn)SnZnO3和S....

圖1纖鋅礦ZnO團(tuán)簇式{[Zn-O4]Zn3}結(jié)構(gòu)

纖鋅礦ZnO晶胞結(jié)構(gòu)為Zn4O4，根據(jù)其晶胞的空間構(gòu)型可知，Zn和O各存在1種空間占位，且完全對稱，具體信息見表1[20-22]。根據(jù)團(tuán)簇加連接原子模型，可選擇某一Zn原子為中心原子，根據(jù)其周圍原子的排布，其第一近鄰殼層由4個(gè)O原子構(gòu)成。因此纖鋅礦ZnO第一近鄰配位多面體為[Zn....

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