【其他论文】水热法制备的 Zn:β-Ga₂O₃ 复合物还是 Zn 掺杂 β-Ga₂O₃？微观结构与缺陷演化的探究

        由印度矿业学院的研究团队在学术期刊 Journal of Alloys and Compounds 发布了一篇名为 Hydrothermal process Zn: β-Ga₂O₃ composite or Zn doped β-Ga₂O₃? Unravelling the microstructural and defect evolution（水热法制备的 Zn:β-Ga₂O₃ 复合物还是 Zn 掺杂 β-Ga₂O₃？微观结构与缺陷演化的探究）的文章。

摘要

        该团队研究了通过水热法生长并经高温退火的原始 β-Ga₂O₃ 以及掺入 Zn 的 β-Ga₂O₃，以探讨 Zn 对结构、形态和缺陷演变的影响，从而确定从 Zn:β-Ga₂O₃ 体系到 β-Ga₂O₃/ZnGa₂O₄ 复合物的转变。通过 X 射线衍射确认了具有（C2/m）空间群和（111）择优取向的多晶单斜结构 β-Ga₂O₃ 微米棒的形成。掺入 Zn 后，观察到择优取向向（-202）平面的变化，同时伴随着立方尖晶石 ZnGa₂O₄ 的形成，其具有 Fd-3m 空间群和（311）晶面取向。当 Zn 的添加量达到 15 % 时，次生相占主导地位。场发射扫描电子显微镜（FESEM）图像证实了原始 β-Ga₂O₃ 微米棒的形成，并显示出掺入不同 Zn 浓度的 β-Ga₂O₃ 在形态上的显著演变。能谱（EDX）分析确认了样品中 Ga、O 和 Zn 的元素组成。拉曼光谱支持 β-Ga₂O₃ 和 ZnGa₂O₄ 相的共存，并且在掺 Zn 样品中出现了与立方尖晶石相相关的额外峰。样品的漫反射光谱表明，随着 Zn 浓度的变化，反射率降低，而带隙则呈非单调变化。光致发光光谱显示，ZGO5 和 ZGO10 的缺陷生成发射峰增强，而 ZGO15 则表现出与 ZnGa₂O₄ 相相关的宽蓝光和红光发射。X 射线光电子能谱（XPS）分析提供了表面化学组成的定量信息，并揭示了系统中化学环境的系统性变化。综合这些结果，该团队可以看出，较低浓度的 Zn 掺杂促进了 Zn 掺杂体系的形成。而当掺杂浓度超过溶解度极限时，会诱导次生相的形成，从而导致 β-Ga₂O₃/ZnGa₂O₄ 复合物的形成。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.190727