PDF《ZnO 纳米结构制备及其器件研究》

1 ZnO crystal structure 图2纤锌矿 ZnO 晶体的原子点阵示意图 Fig.

2 The lattice structure of Wurtzite ZnO crystal 在纤锌矿结构 ZnO 晶体中,氧原子作六方最紧密 堆积,锌原子填充 1/2 相邻

4 个氧原子构成的四面体空 隙.结构示意图如图

2 所示,晶体的基本结构单元为锌 氧四面体 ZnO4,其中

3 个Zn-O 键键长为 20.4 nm,相应3个氧原子构成的三角形面称为 ZnO4 的底面,与晶 体c轴垂直. 另一 Zn-O 键键长为 19.6 nm, 与晶体 c 轴 平行,相应的氧原子则为 ZnO4 的顶端.分子结构类型 介于离子键和共价键之间,但以离子键结合为主,结合 能则主要依靠最近邻离子间的相互作用. 纤锌矿结构 ZnO 的锌原子占据层与氧原子占据层 交错排列, 可看成由平行于(0001)面的 Zn-O "原子偶层" 构成,其有效离子电荷约为 1~1.2,这样便产生了一个 极性的 c 轴.该c轴是六重对称轴,也是极性轴,故具 有自发极化和热释电效应.其中,Zn 原子占据的(0001) 面和 O 原子占据的(000-1)面是两不同极性面. 1.2 氧化锌的物理特性: 表1列出了 ZnO 的基本物理特性[5-6] .应该指出的 是某些物理特性依然存在一些争议. 表1ZnO 的基本物理特性 Table

1 Basic physical property of ZnO 性能 数值

300 K 下的晶胞参数 a0/nm 0.324

95 c0/nm 0.520

69 a0/ c0 1.602 μ 0.345 ρ / ( g・cm3 ) 5.606 300K 稳定相 纤锌矿 tm/℃

1 975 热导率/( W・cm-1 ・K-1 ) 0.6, 1~1.2 线性膨胀系数/℃ a0=6.5*10-6 ;

c0=3.0*10-6 介电常数 8.656 折射率 2.008, 2.029 能带宽度 3.4 eV, 直接带隙 本征载流子浓度/ cm-3