Raman光谱的影响因素分析

为证实上述分析的正确性，我们测得了所有样品的Raman光谱，如图7-11显示的是已归一化处理的光谱。这个Raman光谱是利用背散射装置测得的，使用Ar⁺激光器的514.5nm线为激发源。为了进行比较，也给出未掺杂ZnO纳米线的Raman光谱。具有六角纤锌矿结构的ZnO属于空C_6v⁴间群。它的晶格是由Zn和O两套简单六角格子套构而成，每个原胞有4个原子，因此有12支格波，其中9个光学支，3个声学支。根据群论，近布里渊区中心Γ处，A₁+E₁+2E₂都是Raman活性的，2B₁具有非Raman活性，A₁+E₁具有红外活性。另外，属于A₁、E1支的声子都是极性声子，与它们对应的纵向光学声子和横向光学声子展示了不同的振动频率。因此，A₁和E₁又分为LO和TO两种不同振动模式。在未掺杂的ZnO纳米线的Raman光谱中，我们观测到了五个峰（标号为1～5），频移分别为437 cm^-1、414 cm^-1、380 cm^-1、331 cm^-1、583 cm^-1，对应的声子振动模式为纤锌矿ZnO的E₂（high），E₁（TO），A₁（TO），E₂（high）-E₂（low），E₁（LO）^[18,19]。其中所有样品中都可观察到ZnO的E₂（high）模式。图7-11中的归一化光谱由下至上Sn浓度依次增加，我们可观察到光谱逐渐由一个强的437 cm^-1峰演变成三个强峰437 cm^-1、524 cm^-1、667 cm^-1，而524 cm^-1、667 cm^-1是属于尖晶石Zn₂SnO₄结构的特征峰^[20]。另外，当Sn浓度达到12.3 at.%时，在634 cm^-1处出现了一个微弱特征峰，这归结到金红石SnO₂结构^[21]。从图7-11中可以看出当Sn浓度超过2.1 at.%时，反尖晶石Zn₂SnO₄结构，这一结果也与上述XRD、TEM的结果相一致。这意味着，与Sn掺杂的ZnO纳米结构相比Zn₂SnO₄纳米结构更易形成。

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图7-11 不同掺杂浓度的ZnO纳米带的Raman光谱，所有光谱已经按437 cm^-1峰归一化。其中524 cm^-1和667 cm^-1是Zn₂SnO₄尖晶石结构的特征峰。插图给出的是最下方未掺杂ZnO纳米线的Raman光谱