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Fe掺杂ZnO纳米粒子的结构和介电性能 摘 要 用溶液燃烧法制备了纳米Zn1－xFexO其中x= 0.00，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04粉末。该粉末样品用X-射线衍射XRD)、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜SEM)和X射线能量色散分析EDAX)进行表征。X射线衍射图形显示组成为单相纤锌矿结构。平均粒径为19~34 nm。SEM图像显示了材料的高孔隙率。介电研究是在室温下1~5 MHz的频率范围内进行的，并使用不同的机制来解释所观察到的行为。 关键词：氧化物材料；溶液燃烧；X-射线衍射；介电质的研究 1前言 近年来，科学家们高度重视II-VI族纳米尺度半导体材料的合成与表征，因为其在量子力学[12]中巨大的测试基本概念对的潜力，以及它们在各种应用中的关键作用，如固体状态发光器件LED)、光电[3]、纳米电子学[4]、光电子学和数据存储等。氧化锌ZnO)为n型金属氧化物半导体具有宽直接带隙3.37 eV)和激子结合能60 meV，适用于各种应用的性能如紫外线光电器件，透明的高电源和高频电子器件，压电电子传感器和化学气体传感器[5]。 纳米材料的研究很有趣，因为他们有趣的性质和应用[6-13]。ZnO的电学性质非常依赖于的组合物和它的结构。李教授的铁电材料和掺杂ZnO薄膜的介电性能已经由王教[14]等人研究了。Oshio[15]等人研究了在ZnO中掺杂Mn的作用，决定在其膜的漏电流的上升下降。他们还研究了ZnO:Mn膜的介电性能，并展现了大电阻率材料的整体性质。韩教授等人[16]已经研究了低频介电性能和横向光学声子模式中的ZnO单晶。王艳红等人[17]研究了ZnO纳米棒的表面光电压。Hsu和Huang[18]研究了掺杂ZnOZr0.8Sn0.2)的TiO4薄膜的介电常数，随频率的增加而减小。Youn等人[19]也支持Hsu和Huang的研究结果[18]。Jose和Khadar[20]已经研究了ZnO-Ag纳米复合材料的导电机理。 Jung等人[21]在对掺杂ZnO纳米棒在光学和电学性质上的结构影响占越来越重要的位置。Sharma等人[22]报道了聚苯胺氧化锌复合材料的介电行为。Tripathi等[23]研究甘油覆盖的纳米ZnO粒子的介电弛豫。最近，我们报道了Fe和Co共掺杂的结构、电学和磁学性质的工作报告：准备通过简单的溶液燃烧法[24，25]制备Fe和Co共掺杂ZnO纳米粒子。在目前的工作中，我们已经报道了关于Zn1-xFexOx= 0，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04纳米粉的结构、介电和交流电源电导率测量。 2 实验细节 通过使用金属硝酸盐作为氧化剂的化学计量组合物及甘氨酸作为燃料溶液燃烧法制备Zn1-xFexO其中，x= 0.00，0.005，0.01，0.02，0.03，0.04粉末。含有氧化还原混合物的水溶液被放在在一个Pyrex耐热玻璃培养皿中，并保持在400±10 ℃下在马弗炉中加热。混合物最终得到大量的多孔粉末。下面的化学反应发生在合成过程中： Zn (NO3)2+Fe (NO3)2Zn1-xFexO＋气态产物 通过X射线衍射仪Philips X’pert Pro MPD使用Cu-Ka辐射得到的粉末样品的XRD图λ=1.5620?)。平均粒径通过使用Scherrer公式确定： 其中d是颗粒尺寸，θ为掠射角2θ/2)和β是最大半峰宽半高。 红外光谱FTIR)被记录在了用KBr压片的PERKIN-ELMER光谱仪(model-1000)上。样品的表面形貌和成分分析进行了研究，通过SEM和EDAX从Hitachi S-3200N型显微镜获得的图像。 对电介质和交流电源导电性的研究，通过施加压力120 MPa，持续2 min，粉末样品被压成单轴厚度为1~2 mm，直径为10 mm的颗粒。将该颗粒在300 ℃下进行烧结3 h，得到热稳定性良好的物质。在这些颗粒中作为电极的两侧涂银漆。欧姆接触是用细铜丝导电银浆制成的。介电性能以及在室温下制备的样品的交流电导率测量使用PSM1735(NumetriQ)，阻抗分析仪接口IAI)与频率范围为1 kHz 到5 MHz的Kelvin夹具。 3 结果与讨论 粉末的X射线衍射如图1所示。这些图形已与标准衍射峰89-0510相比较。所有X射线衍射XRD)峰值可以被索引到ZnO纤锌矿结构。图1表明，在Fe掺杂后的ZnO的纤锌矿结构没有发生任何改变。图中未发现多余的衍射峰表明形成了单相Zn1-xFexO。在掺杂的样品中发现在主要峰(101)处2θ值向低处有小的移动。由Ekambaram等人研究的过渡金属Mn，Cu，Ni掺杂的ZnO在这种情况下观