稀土掺杂氮化铝稀磁半导体纳米颗粒的高压相变研究

摘要：

利用金刚石对顶砧和原位角散高压同步辐射X射线衍射技术,对电弧法制备的、稀土元素钪和钇掺杂的氮化铝(AlN)纳米颗粒进行了最高压力分别为51.29 GPa和33.80 GPa的高压相变研究.实验结果表明:钪和钇掺杂的AlN分别在压力为20.09 GPa和19.70 GPa时发生由六方纤锌矿结构向立方岩盐矿结构的转变,在压力分别为28.12 GPa和28.60 GPa时完全转变为立方岩盐矿结构;卸压后,岩盐矿结构保留下来,相变过程不可逆.通过对比研究我们发现,相同制备条件、相同形貌和尺寸的两个样品的相变点较之AlN纳米线均有所降低,高于AlN纳米晶,接近于AlN体材料,相变开始到结束的时间间隔缩短.对比两个实验结果,掺杂具有大离子半径的钇的样品相变点低于掺杂离子半径较小的钪的样品.结合原位角散高压X射线衍射研究结果,我们认为掺杂引起相变点降低是由于掺杂后引入的杂质离子及其诱导产生的铝空位导致AlN晶格结构畸变进而降低了掺杂AlN晶体结构的稳定性.

关键词：AlN稀磁半导体、高压X射线衍射、高压相变、空位缺陷、晶格畸变

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分类号：O521+.23(高压与高温物理学)

资助基金：国家自然科学基金项目11074089,51172087,11304111,U1330115;中国高等教育博士点专项科研基金20110061110011;中国国家重点基础研究发展计划2011CB808204

在线出版日期：2014-07-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

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