ZnO纳米带的晶体结构在不同掺杂浓度下的变化

为了研究Sn浓度对ZnO纳米带的微观结构的影响，我们合成了Sn浓度分别是0.7 at.%、2.1 at.%、9.0 at.%、12.3 at.%的ZnO纳米带。图7-7是所制备样品的XRD图谱。

从图7-7中可以看出，当Sn掺杂浓度低于0.7 at.%时，合成的ZnO纳米带具有六角纤维锌矿结构（图中黑色正方形标记所示）。当浓度达到2.1 at.%时，除了占大多数的ZnO相外，极其微弱的Zn₂SnO₄相（图中三角形标记）也开始出现，这意味着随着掺杂浓度的增加开始出现相分离。当Sn浓度继续增加达到9.0 at.%时，Zn₂SnO₄相的衍射峰进一步增强，ZnO相的衍射峰进一步减弱。最后，当浓度达到12.3 at.%时占优的晶体结构几乎完全转变为Zn₂SnO₄的尖晶石结构，只有极少部分的ZnO和SnO₂存在，而它们可能是以薄膜的形式吸附在衬底上。按照XRD衍射峰的积分强度，我们估算出了每种情况下的ZnO的含量，按Sn浓度从小到大依次为100%，98%，26%和3%。上述分析指出，随着掺杂浓度的增加，最终会出现具有尖晶石结构的Zn₂SnO₄相。但仍有两个问题：一是在Zn₂SnO₄相和ZnO相共存时，两种物质的存在形式是什么；二是在Sn:12.3 at.%时，Zn₂SnO₄相和ZnO相的存在形式又是什么。为了回答上述问题需要对样品的形貌和微观晶格结构进行深入的分析。

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图7-7 不同Sn掺杂浓度的ZnO纳米带的XRD图谱