Sb掺杂ZnO纳米线的制备与光电性能研究

发布时间：2021-01-11 06:40

　　采用化学气相沉积法在蓝宝石（c-Al₂O₃）衬底上外延制备了不同含量的Sb掺杂氧化锌（ZnO）纳米线,并通过SEM,XRD,XPS,PL以及霍尔效应仪等测试手段对掺Sb后的ZnO纳米线进行了形貌、成分以及光电性能的表征。XPS测试结果表明,Sb原子成功的掺入到了ZnO纳米线晶格中。PL光谱分析显示,随着Sb掺杂含量的增加,纳米线的缺陷浓度增加,纳米线的结晶性变差。霍尔效应测试结果表明,在一定的掺杂含量范围（3%～4.5%）内,纳米线呈p型导电性。 

【文章来源】：功能材料. 2020,51(05)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同摩尔比Sb掺杂ZnO纳米线的SEM图。

图2为不同摩尔比Sb掺杂ZnO纳米线的XRD图谱,图中1-4分别对应ZnO与Sb2O3摩尔比为5%,6.7%,10%和20%。可以看出,任一浓度的纳米线样品均表现出了较强的ZnO(002)的衍射峰,这说明掺杂后的ZnO纳米线依然具有着很好的结晶性。细致分析,发现随着掺杂浓度的增加,ZnO纳米线的(002)峰慢慢向右偏移。Sb原子的半径(0.159 nm)略大于Zn原子的半径(0.138 nm),远大于氧原子半径(0.073 nm),Sb原子进入ZnO晶格后会造成原子间的相互挤压,使得晶格间距增加。为了证实ZnO纳米线中掺杂的Sb原子价态和含量,对样品进行了X射线光电子能谱(XPS)测试。图3(曲线1-4)为XPS全谱图,从中可以看出,样品中只含有Zn、O、Sb和C几种原子的谱峰。其中,C 1s峰来源于空气中的碳表面吸附。在全谱图中我们都观察到了Sb的3d及4d峰,这表明Sb掺入到了ZnO纳米线晶格中。特别地,我们对Sb的3d3/2峰进行了精细扫描(图4),可以看到,Sb的3d3/2峰可以用一个高斯峰拟合,且其对应的峰位置在539.9 eV,是典型的Sb-O键的结合能,由此可见,Sb元素成功的掺入到了ZnO纳米线中,且为单一的Sb-O键结合。

为了证实ZnO纳米线中掺杂的Sb原子价态和含量,对样品进行了X射线光电子能谱(XPS)测试。图3(曲线1-4)为XPS全谱图,从中可以看出,样品中只含有Zn、O、Sb和C几种原子的谱峰。其中,C 1s峰来源于空气中的碳表面吸附。在全谱图中我们都观察到了Sb的3d及4d峰,这表明Sb掺入到了ZnO纳米线晶格中。特别地,我们对Sb的3d3/2峰进行了精细扫描(图4),可以看到,Sb的3d3/2峰可以用一个高斯峰拟合,且其对应的峰位置在539.9 eV,是典型的Sb-O键的结合能,由此可见,Sb元素成功的掺入到了ZnO纳米线中,且为单一的Sb-O键结合。图4 不同摩尔比Sb掺杂ZnO纳米线的Sb 3d3/2谱图谱。


本文编号：2970286