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Zn0 的基本物理性質(zhì)

更新時間:2024-12-11點擊次數(shù):1841

     ZnO晶體有三種結(jié)構(gòu):六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)、立方閃鋅礦結(jié)構(gòu),以及比較罕見的立方巖鹽結(jié)構(gòu),如圖2-2所示。六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)在三者中穩(wěn)定性最高,因而最常見。立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)可由逐漸在表面生成氧化鋅的方式獲得。在六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)和立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)中,每個鋅或氧原子都與相鄰原子組成以其為中心的正四面體結(jié)構(gòu)。立方巖鹽結(jié)構(gòu)則只曾在1X10MPa的高壓條件下被觀察到。六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)、立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)均有中心對稱性,但沒有軸對稱性,晶體的對稱性質(zhì)使得六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)具有壓電效應(yīng)和焦熱點效應(yīng),立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)具有壓電效應(yīng)。六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的點群為6mm,空間群是P6,mc,晶格常量中,a=3.25 A,c=5.2 ,c/a 比率約為 1.60,接近 1.633 的理想六邊形比例。表 2-1給出了六方纖鋅礦 ZnO 的基本物理參數(shù)。在半導(dǎo)體材料中,鋅、氧多以離子鍵結(jié)合是其壓電性高的原因之一。氧化鋅的莫氏硬度約為 4.5,是一種相對較軟的材料。氧化鋅的彈性常數(shù)比氮化鎵等Ⅲ-V族半導(dǎo)體材料小。氧化鋅的熱穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)性較好,而且沸點高、熱膨脹系數(shù)低,在陶瓷材料領(lǐng)域有用武之地。在各種具有四面體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料中,氧化鋅有著最高的壓電張量,該特性使得氧化鋅成為重要的機械電耦合材料之一。在室溫下,氧化鋅的禁帶寬度約為 3.37eV,因此,純凈的氧化鋅是白色的,且高禁帶寬度使化鋅具有擊穿電壓高、維持電場能力強、電子噪聲小、可承受功率高等優(yōu)點。氧化鋅是典型的直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,室溫下自由激發(fā)束縛能為 60meV,遠高于室溫的熱離化能,它的禁帶寬度對應(yīng)光譜中的紫外波段,是理想的紫外光電材料。六方纖鋅礦ZnO的能帶結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示。

 

性質(zhì)

參數(shù)

空間點群

P63 mc-C6v4

相對分子質(zhì)量

81.389

密度/(g·cm-3)

5.606

熔點/C

1975

比熱容(J.g-1K-1)

0.494

熱電常數(shù)/(mV·K-1)

1200(300 K)

電阻率/(Ω·cm)

10

莫氏硬度

4.5

熱膨脹系數(shù)/K-1

4.75(a軸),2.92(c軸)

熱導(dǎo)率/(W·cm-1K-1)

1.16+0.08(Zn面),1.10+0.09(0 面)

禁帶寬度/eV

3.37

激子玻爾半徑/nm

2.03

內(nèi)聚能/ev

1.89

剪切模量/GPa

45

靜電介電常數(shù)

8.656

折射率

2.008,2.029

本征載流子濃度/cm3

<106

電子有效質(zhì)量

0.24

電子遷移率(300K,弱n型導(dǎo)電性)/(cm3. V.-1s-1)

200

空穴有效質(zhì)量

0.59

空穴遷移率(300K,弱n型導(dǎo)電性)/ (cm3. V.-1s-1)

5~50

 

 

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