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氧化锌材料的特征有哪些?
发布时间:2015-03-30 16:48 发布人:氧化锌 点击:
 
       20世纪90年代以来,氧化锌逐步受到人们的关注,最大的原因在于它广泛的应用,如作为紫外光发射体、变阻器、透明电子器件、压电器件、气体传感器、显示器和太阳能电池材料等。被开发和研究的各种氧化锌材料中,氧化锌纳米材料是其中发展最快的一种,因为氧化锌纳米材料在具备氧化锌各种特性的同时,纳米效应赋予了它新的特性。纳米材料的分析表征则是其性质研究的保证,其中包括组分、纯度、形貌、结构、表面和分散等方面。本章我们将先介绍氧化锌纳米颗粒的特性,然后介绍在氧化锌纳米颗粒纳米毒理研究过程中所涉及的重要表征技术和手段。
       氧化锌属于六方晶系,具有六方纤锌矿型晶格结构,理想的氧化锌晶体中,锌(zn)、氧(0)各自组成一个六方密堆积结构的子格,这两个子格沿f轴平移0.375 nFll,形成复格子结构。每个锌原子和邻近的四个氧原子构成一个四面体结构;反之亦然。但现实中,四面体常常发生畸变,使结构偏离理想的排列。如果给晶体一个适当的压力,纤锌矿结构可以转变成不稳定的面心立方结构跚。
       这种四面体配位使得氧化锌为非中心对称的极性晶体结构,从而具有压电和热电等性质。此外,ZnO还有两个极性表面,即Zn(0001)和O(0001)面。极性表面的存在使氧化锌晶体沿f轴发生自发极化。氧化锌还具有一些非极性的面,如(2110)和(0110)面,并且不同面的生长速率不同。所有这些特性使得我们可以获得多姿多彩的氧化锌纳米结构。
      氧化锌是一种直接带隙半导体材料,常温下禁带宽度约为3.37 eV,成为紫外和蓝光区很好的发光材料。它的激子束缚能高达60 meV(远大于最常见的半导体材料氮化镓的25 meV和室温下的热离化能26 meV),氧化锌可在较低阈值下产生激子受激辐射,被认为是一种更佳的室温及以上温度的紫外光发射材料。ZnO制备温度比氮化镓要低几百度,这在很大程度上避免了因高温导致的生长层与衬底问的原子相互扩散对电学输运性质的影响。和目前广泛应用的氮化镓相比,氧化锌是一种低成本的半导体材料。同时,氧化锌对不同的气体表现出敏感性,如乙醇、乙炔和一氧化碳,这让它在传感器方面有很好的应用。这些优越的特性使氧化锌成为目前的热门材料。