Intr选厂氧化锌具有许多属性包括光电导性、压电、热电性和荧光。由于氧化锌有宽的直接带隙3.37 eV,已经受到了人们足够的重视,氧化锌发光设备的发展蓝紫外区域。氧化锌的优点是其庞大的激子结合能约60兆电子伏。在室温下激子的激光行动观察从氧化锌晶体高质量[1 - 4]。有许多不同的方法来获取氧化锌具有紫外发射(5 - 8)。 我们最近开发了一种新的氧化锌晶体生长方法使用铝热剂反应结合电流加热[9]。当一个特定的电流流过的酒吧Al粉被一群氧化锌晶体生长在Al粉。 当前工作的目的是探讨影响增长大气中氧气分压的结构和发光性能集群成长通过电流加热铝热剂反应。 实验氧化锌粉末(Soekawa化学品,99.999%纯度)按单向地在20 MPa,烧结在1000°C 3 h在空气中,然后切成一块棒形状的15毫米×1毫米×1毫米。合成陶瓷的相对密度大约是90%。每个杆的外边缘电极使用Pt粘贴。Al粉(Soekawa化学品,99.9%的纯度,150网)的中心杆。样本被放置在一个玻璃管(50毫米直径300毫米的长度)与气体流。氧气分压(Po2)是控制使用一个基于“增大化现实”技术/ O2使用ZrO气体混合物和监控2氧传感器。直流电流过的示例使用一个直流稳压电源。样品的形貌观察使用数字显微镜(日本基恩士,vh - 7000)。为光致发光(PL)测量,氦镉激光(325海里)(Kimmon电气、本土知识- 3301 - r - g)是用于励磁。 结果与讨论当电流70 a /厘米2流淌,焦耳加热发光的门槛,使铝热剂反应发生在Al粉。几秒钟后,一群氧化锌晶体生长在Al粉。 图1显示了氧化锌集群在吧台上电流加热后铝热剂反应。集群增长条件下的电流密度/ 70厘米2和阿宝2从9到30 kPa。在阿宝28 kPa,铝热剂反应没有发生。在阿宝2= 10 kPa (b),氧化锌集群有一个球形,其长度约为0.3毫米。在阿宝2= 20 kPa (c),表单成为干细胞形状。在阿宝2= 30 kPa (d),集群有一个球形。在阿宝2超过30个kPa (e),艾尔是分散的强烈反应。
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图1所示。照片集群的氧化锌晶体的氧化锌陶瓷棒电流加热后铝热剂反应。集群成长的电流密度下70 a /厘米2在几个氧气分压。(一)在加热之前,(b)2阿宝= 10 kPa, (c)2= 20 kPa, (d)2= 30 kPa, (e)2= 40 kPa。 |
图2显示了氧分压依赖氧化锌集群的长度。随着阿宝2在9 kpa,集群的长度增加,显示最大(~ 2.7毫米)在20 kpa,和减少。发现集群的长度可以控制通过改变氧气分压下的电流加热过程。 集群的长度的变化可能是由于不同的氧化速率Al粉。在低阿宝2集群,长不长,因为穷人的Al粉的反应性。在高阿宝2,铝的氧化发生得太快,集群发展。
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图2。氧气分压的长度的依赖氧化锌集群。集群成长的电流密度下70 a /厘米2。 |
图3显示了典型的PL光谱的氧化锌集群生长在不同氧气分压。PL强烈依赖于Po2。在阿宝的PL峰集群发展215 kPa = 10 (a)和(b)显示只在大约2.4 eV著名的可见的排放。强烈的紫外线观察发射在阿宝从集群发展2= 20 kPa (c)。在阿宝集群发展2= 25 (d)和30 kPa (e)显示紫外和可见的排放。
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图3。PL光谱的氧化锌集群生长在不同氧气分压(a) 10 kPa, (b) 15 kPa, (c) 20 kPa, (d) 25 kPa, (e) 30 kPa。光谱测量在室温下使用氦镉激光作为激励源(325海里)。 |
图4显示了氧气分压的依赖关系的相对强度紫外和可见的发射。在阿宝2从9到18个kPa,可见排放占主导地位。在20 kPa可见发射强度突然下降到大约0和紫外辐射的强度显著增加。随着阿宝2超过20 kPa,紫外线辐射强度降低了。观察最强烈的紫外线辐射在阿宝从集群发展2= 20 kPa。
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图4。氧气分压的依赖关系的相对强度紫外线和可见光发射。集群成长的电流密度下70 a /厘米2。 |
氧化锌的生长机制集群被认为是如下。首先,铝热剂反应发生由于电流加热升高温度。和锌蒸汽生成表面的氧化锌陶瓷棒由于高温还原气氛,扩散通过开放的Al粉和氧化后立即到达Al粉表面。生成的氧化锌海豹开幕,Al粉中锌气体的压力增加。几秒钟后,锌的喷口气体发生。最后,氧化锌集群生长在Al粉。 日益增长的部分被认为是氧化锌的顶部集群。这个考虑可以从下面的推导。长的氧化锌集群的顶部的温度较低增长期间,自顶部加热棒的距离更长。热生成缺陷的数量随温度降低。因此不再氧化锌的顶部集群具有较高的结晶度。较强的紫外发射观察到顶部的长集群支持上述的考虑。 结论的氧气分压对发光的影响氧化锌集群成长通过电流加热铝热剂反应研究。集群成长在大气中氧气分压从9到30 kPa。集群的最大长度是获得订单2= 20 kPa。最大的紫外线辐射也观察到在阿宝从集群发展2= 20 kPa。从这些结果,越来越多的被认为是部分的集群。 确认本研究支持赠款部分的研究奖学金的日本年轻科学家促进社会科学(50381号)和21亚博老虎机网登录圣世纪COE计划“创造与Super-Functions杂化材料,形成国际研究与教育中心”的亚博网站下载教育、文化、体育、科技、日本。亚博老虎机网登录 引用1。m . p .祖茂堂Z.K. Tang G.K.L. Wong川崎,a . Ohtomo h . Koinuma和y Segawa“紫外线自发的和刺激的排放氧化锌微晶薄膜在室温下”,索尔。Commun统计。,(b)103年(1997)459 - 463。 2。D.M. Bagnall Y.F.陈z,朱、t .姚明,小山,沈' t . Goto,“在室温下氧化锌的光抽运激光”,达成。理论物理。列托人。70年(1997)2230 - 2232。 3所示。曹,j . Ma y . Kim y太阳,G.K.L. Wong和j·b·Ketterson“光致发光和紫外激光的多晶氧化锌薄膜制备的氧化金属锌”,达成。理论物理。列托人。75年(1999)2761 - 2763。 4所示。M.H.黄毛,h . Feick h .严,y, h, e·韦伯鲁索r和p .杨“室温紫外纳米线Nanolasers”,科学,亚博老虎机网登录292年(2001)1897 - 1899。 5。d . Nezaki t Okamoto和m .中国人”结构和氧化锌晶体生长的光致发光电流加热方法”,Eng的关键。板牙。228 - 229(2002)241 - 244。 6。h .不到t .南和美国的中国人,“气急败坏的氧化锌薄膜的光致发光”、phy。统计,索尔。A65(1981)K131-K134。 7所示。r·d·Vispute诉Talyansky s Choopun r·p·夏尔马t·文卡特斯m .他x, j·b·Halpern m·g·斯宾塞周益春Li l . g . Salamanca-Riba a . a . Iliadis和k·a·琼斯,“异质外延在氮化镓氧化锌及其对加工的影响混合光电设备”,达成。理论物理。列托人。73年(1998)348 - 350。 8。s . Bethke h .锅和b . w . Wesseis“异质外延氧化锌发光”,达成。理论物理。列托人。52(1988)138 - 140。 9。k . Minato d . Nezaki t Okamoto和m .中国人”增长的氧化锌晶体生长条件和发光电流加热铝热剂反应”,关键。Eng。板牙。248年(2003)95 - 98。 详细联系方式 |