微波辅助烧结Al掺杂ZnO陶瓷的缺陷和光学性能研究

采用微波辅助烧结法在空气气氛中以1100℃烧结20 min制备出不同Al_(2)O_(3)掺杂量(摩尔分数0%~6%)的ZnO陶瓷。通过XRD、SEM、霍尔实验、UV-Vis光谱、Raman光谱、PL光谱的表征,研究了Al_(2)O_(3)掺杂量的变化对微波辅助烧结ZnO陶瓷的物相结构、微观组织、电学性能、光学性能的影响。实验结果表明,Al_(2)O_(3)掺杂并没有改变ZnO陶瓷的六方纤锌矿结构,随着Al_(2)O_(3)掺杂量的增加,在ZnO晶界处逐渐形成ZnAl_(2) O_(4)尖晶石相,ZnO晶粒尺寸逐渐减小;微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的室温电阻率和光学带隙随Al_(2)O_(3)掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势;当Al_(2)O_(3)掺杂量为摩尔分数4%时,所制备ZnO陶瓷的综合性能最好,样品的室温电阻率为1783Ω·cm,光学带隙为3.04 eV;随着Al_(2)O_(3)掺杂量的增加,Al_(Zn)施主缺陷和深能级缺陷浓度增加,所制备ZnO陶瓷的Raman特征峰强度减弱,PL发光峰强度则呈现增强的趋势。Al_(Zn)缺陷的产生有助于载流子浓度的增加和杂质带的形成,从而改善微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的电学性能和光学性能。

氧化铝/锆英石复合粉末的微波辅助反应烧结

莫来石是应用于耐火材料领域的一种重要材料,这是由于其良好的抗热震性、适当的耐火度及高温强度等的缘故。例如,通过加入t-氧化锆提高其韧性可以将其制成一种更有用的高温结构陶瓷。这里介绍了利用氧化铝/锆英石复合粉末的微波辅助反应烧结来达到这一目标所进行的研究。使用一种国产微波炉将氧化铝/锆英石的均匀研磨散体脱去水分,粒化成易流动粉末。冷静压成型后在同样的微波炉中,大约于1600℃下进行反应烧结,以得到氧化锆韧化莫来石(ZTM)制品。锆英石分解/莫来石形成以及残留的t-氧化锆都利用XRD研究并进行了证实,结果发现显微结构是均匀的,并且为细颗粒。