本文關鍵詞：GZO晶體和陶瓷的拉曼光譜研究

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【摘要】：本文主要采用拉曼散射(常溫拉曼、變溫拉曼、共振拉曼、偏振拉曼)對Gax Zn1-xO(簡稱GZO)晶體和陶瓷進行了研究,初步探究了Ga元素摻雜前后ZnO晶體和陶瓷晶格內(nèi)部隨Ga摻雜濃度的變化規(guī)律,確認了Ga元素的摻雜形式以及最佳摻雜組分。首先,利用X射線衍射對10種不同摻雜濃度的GZO晶體(0.0 wt%,0.2 wt%,0.4 wt%,0.5 wt%,0.6 wt%,0.7 wt%,0.8 wt%,0.9 wt%,1.1 wt%)的晶格結構進行了研究;其次,通過拉曼散射對不同濃度的GZO晶體進行對比分析得:Ga元素摻雜后造成了晶格畸變使得ZnO本征缺陷顯現(xiàn),從而造成了背散射下禁戒模378 cm~(-1)(A1(TO))的出現(xiàn)。Ga元素主要以替代Zn位的形式進入ZnO晶格,這一機制直接導致了488 cm~(-1)新拉曼峰的出現(xiàn),通過偏振拉曼實驗以及聲子色散曲線的計算,進一步確認了488 cm~(-1)拉曼峰的出現(xiàn)是由于Ga摻雜后晶格內(nèi)部平移對稱性遭到破壞,使得布里淵區(qū)邊界點也參與了振動而引起的。對于7種不同摻雜濃度的GZO陶瓷樣品(0.0 at%,0.3 at%,0.4 at%,0.5 at%,0.6 at%,0.75 at%,0.9 at%,1.0 at%),其拉曼光譜中出現(xiàn)的584cm~(-1)模借助共振拉曼同樣給出了歸屬確認。最后,GZO晶體和陶瓷的拉曼光譜中均出現(xiàn)了631cm~(-1)和1154cm~(-1)峰,其中1148 cm~(-1)拉曼峰是E1(LO)的倍頻模,結合電阻率以及載流子濃度的測量結果,推測其和載流子濃度有關。631cm~(-1)被指認為Ga摻雜的局域振動模,可以作為Ga成功摻雜的標志;這為GZO材料晶格振動光譜的研究工作提供了實驗依據(jù),具有一定的借鑒意義。
【關鍵詞】：GZO晶體 GZO陶瓷 拉曼光譜 局域振動模 Ga摻雜
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1;O657.37
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 ZnO簡介8-12
• 1.1.1 ZnO的基本性質8-9
• 1.1.2 ZnO的晶格動力學特征9-10
• 1.1.3 多級拉曼散射與聲子色散曲線10-12
• 1.2 ZnO摻雜12-13
• 1.3 GZO簡介及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4 本文的研究內(nèi)容16-18
• 第2章 GZO晶體和陶瓷的制備與表征方法18-24
• 2.1 GZO晶體和陶瓷的制備18-19
• 2.1.1 GZO晶體生長方法18
• 2.1.2 GZO陶瓷燒結方法18-19
• 2.2 GZO晶體和陶瓷的表征技術19-24
• 2.2.1 X射線衍射19-20
• 2.2.2 拉曼光譜與拉曼光譜儀20-24
• 第3章 GZO單晶的晶格結構研究24-42
• 3.1 不同摻雜濃度的GZO晶體的結構分析24-25
• 3.2 ZnO單晶的晶格振動分析與散射結合配置設計25-27
• 3.2.1 ZnO單晶的晶格振動分析25-26
• 3.2.2 拉曼散射實驗的幾何配置26-27
• 3.3 不同摻雜濃度GZO晶體的拉曼分析27-33
• 3.3.1 純ZnO晶體的室溫拉曼光譜27-28
• 3.3.2 GZO晶體的室溫拉曼光譜28-33
• 3.4 GZO晶體的變溫拉曼光譜分析33-40
• 3.4.1 ZnO晶體的變溫拉曼光譜33-36
• 3.4.2 GZO(摻雜 0.8 wt%)晶體的變溫拉曼光譜36-40
• 本章小結40-42
• 第4章 GZO陶瓷的晶格結構研究42-52
• 4.1 GZO陶瓷的結構分析42-43
• 4.2 不同摻雜濃度GZO陶瓷的拉曼光譜分析43-50
• 4.2.1 純ZnO陶瓷的室溫拉曼光譜43-44
• 4.2.2 GZO陶瓷的室溫拉曼光譜44-47
• 4.2.3 GZO晶體、陶瓷和薄膜的拉曼光譜對比47-50
• 本章小結50-52
• 結論52
• 本文的創(chuàng)新點52-54
• 參考文獻54-58
• 攻讀碩士學位期間完成的學術論文58-60
• 致謝60

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