Ga掺杂ZnO陶瓷的合成及其结构与电学性能研究

《Scientific Reports》：Ga-induced defect engineering and charge transport mechanisms in ZnO ceramic materials

　　Ga掺杂ZnO（G3ZO）陶瓷成功合成，并对其结构、电学、介电、阻抗和弛豫性能进行了研究，以了解Ga掺入对电荷输运的影响。X射线衍射证实了六方纤锌矿结构，未检测到可检出的次生相。Williamson-Hall分析显示晶粒尺寸从纯ZnO的51.7 nm减小到G3ZO的29.4 nm，而场发射扫描电子显微镜显示团聚的纳米颗粒，平均粒径约为38 nm。电导率随频率和温度升高而增加，并遵循Jonscher普适幂律。活化能为0.132 ± 0.007 eV，表明为热激活的缺陷辅助电荷输运。阻抗分析显示电阻随温度升高而降低，而介电测量揭示了与界面极化相关的强低频色散。电模量分析表明表现出非德拜弛豫行为。与纯ZnO相比，G3ZO表现出改善的电导率、介电响应和极化特性，这可能与Ga相关的施主缺陷和载流子浓度增加有关。这些结果表明，Ga掺入可以有效调节ZnO陶瓷的结构和电学性能，并可用于电子和介电应用。