《表1 不同Al3+掺杂量下 (101) 晶面角度及半波宽度变化Tab.1 Changes of (101) crystal surface angle and half-wave width of

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《铝掺杂ZnO纳米粉体制备及其光学特性》

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图1为热处理温度450℃和500℃下Al3+掺杂含量为摩尔分数1%~5%合成的Zn O粉体的XRD谱。在溶胶-凝胶法制备的所有AZO粉体中均观察到强而尖锐的（100）、（002）、（101）峰，对应的2θ分别为31.922o，34.504，36.391o，其衍射峰均与标准氧化锌（JCPDS card No.36-1451）的峰值相吻合，为六角纤锌矿型结构。从图谱中未看到有其他物相的衍射峰出现，说明掺杂Al3+并未改变Zn O的晶体结构，Al3+成功取代Zn2+或者成为间隙离子进入到Zn O晶格中，形成固溶体。随Al3+掺杂浓度的增大，（101） 晶面的衍射峰强度表现出先增高后降低的现象，当Al3+掺杂含量为摩尔分数3%时，（101） 晶面的衍射峰强度达到最高，此时的结晶程度达到最大。由此，在Al3+掺杂含量较低时，有助于Zn O晶体的结晶，而掺杂含量过高（>摩尔分数3%）时，对Zn O晶体的结晶起到了一定的阻碍作用。这可能是由于晶格中Al3+具有吸附氧的作用，随着Al3+掺杂含量提高，产生吸附氧的浓度也提高，导致Zn O晶体缺陷浓度增大，晶格生长受到阻碍，晶体结晶程度降低[14]。由Jade软件计算得，如表1所示，随着掺杂含量的增大，（101） 衍射峰的2θ角先向大角度移动再向小角度移动，半波宽度先增大后减小，晶格常数先减小后增大。这可能是由于Al3+半径（0.054 nm）与Zn2+半径（0.074 nm）大致相近，电负性差别很小，在Al3+掺杂含量（<摩尔分数3%，与参考文献[14]中掺杂摩尔分数2.5%接近）较低时，Al3+容易取代Zn O晶格中Zn2+的位置，形成置换型固溶体，引起晶格收缩，晶格常数变小；当Al3+掺杂含量（>摩尔分数3%）较高时，未掺杂的Al3+可能填充于Zn O晶粒间隙中，并且被Al3+取代的Zn2+也可能以间隙的形式进入Zn O的晶格中，形成间隙固溶体，导致晶格常数增大且结晶程度下降[14]。