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氧化镉CdO 的晶体结构和光学性能描述

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氧化镉CdO 的晶体结构和光学性能描述

发布日期:2020-04-11 08:43:45 来源:管理员

  1、氧化镉CdO 的晶体结构

  氧化镉CdO 是一种直接窄带隙 n 型半导体氧化物,其禁带宽度为 2.2 e V,对应的吸收边波长在 550 nm 附近,处于太阳光谱在可见光波段能量最强值 510 nm 附近。通常情况下,氧化镉CdO 为红棕色结晶。分子质量约为 128.4 g·mol-1,密度达 8.15 g·cm-3,熔点约为 1427 ℃,沸点约为 1559 ℃,氧化镉具有较好的化学稳定性和热稳定性。氧化镉CdO几乎不溶于水,呈弱碱性,易溶于酸与铵盐溶液。

  氧化镉CdO 具有 3 种不同的晶体结构,分别为纤锌矿(Cs Cl)结构、岩盐(立方 Na Cl)结构和闪锌矿结构。根据固体物理理论可知,岩盐结构是 氧化镉CdO 晶体的热力学和动力学稳定态的最稳定结构,而其在自然界也是以岩盐结构稳定存在的;纤锌矿与岩盐结构相近,其每分子内聚能仅差约 0.0035 e V,也是一种稳定的结构,所以有希望在实验上获得稳定的纤锌矿结构 CdO氧化镉;而闪锌矿结构每分子内聚能要比岩盐结构高约 0.0252 eV,因此,与纤锌矿和岩盐结构相比,闪锌矿结构的氧化镉CdO 是不稳定的。

  图 1.1 为立方 Na Cl 型和 Cs Cl 型晶体结构示意图。岩盐结构的氧化镉CdO 晶体由镉Cd 和氧o 两种原子分别组成的两套面心立方格子沿 1/2 [100]方向套构而成,属于Fm3m空间群,对称性为 OH-5,晶格常数 a=4.6958 Å。室温下,在对 氧化镉CdO 施加了大约 90.6 GPa 的压强后,其晶体结构由立方 NaCl 型转变为 Cs Cl 型。氧化镉Cdo晶体是以离子键和共价键为主的混合键晶体,其中离子键成分约为 53.5 %。

  2、氧化镉CdO 的光学性能

  氧化镉CdO 是一种新型的半导体氧化物,它的禁带宽度约为 2.2 e V。氧化镉CdO 薄膜透明呈浅黄色,在可见光范围(380~780 nm)内具有较高的光学透过率(80 %~90 %)。氧化镉CdO 本身不能作为复合中心,故不具有发光特性,这与其具有间接带隙有关。通常情况下,氧化镉CdO 薄膜的透过率主要受制备方法、掺杂物种类、生长温度、反应气体分压、衬底材料、退火条件及膜厚效应等因素的影响。

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