正電子(編輯修改稿)
2025-02-23 05:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ． 與此對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度 I2如圖 2 ( b) 所示。 600 ℃ 左右迅速降低，進(jìn)一步證明了 空位團(tuán)正在恢復(fù) ． 退火溫度達(dá)到 900 ℃ 時(shí)， τ2迅速減少至 185ps，且此時(shí)從壽命譜中只能分解出單壽命分量，并且隨著退火溫度進(jìn)一步升高不再發(fā)生變化，充分說明了樣品中的 空位團(tuán)已經(jīng)被退火消除 了． 正電子壽命 τ1及 τ2隨退火溫度的變化也有可能是 晶粒增大 的結(jié)果． 考慮到正電子在 ZnO 晶體中擴(kuò)散長度大約為 50 nm， 在低溫退火時(shí)， ZnO樣品中晶粒直徑小于 50 nm，因此 絕大部分正電子都在晶粒的邊界和界面處湮沒． 退火溫度達(dá)到 700 ℃ 時(shí)，晶粒直徑增加到 60 nm，比正電子擴(kuò)散長度要大，會(huì)導(dǎo)致正電子主要在 晶體內(nèi)發(fā)生自由湮沒，減少了正電子被缺陷俘獲的概率． 經(jīng)過 1000 ℃ 高溫退火后， ZnO 的粒徑增大至 165 nm 左右，此時(shí)界面成分比例仍比較大，考慮到正電子有達(dá) 50 nm 的擴(kuò)散長度，只要界面存在 正電子壽命譜經(jīng)過解析后可以得到兩個(gè)壽命分量，其中短壽命分量 τ1約為 201 ps。 長壽命分量 τ2約為 370 ps． τ1明顯大于正電子在 ZnO 中的體壽命，表明短壽命分量對(duì)應(yīng)著一部分正電子在完整晶格湮沒，還有部分在空位型缺陷處湮沒． 正電子可能主要被 Zn 空位 ( VZn)俘獲． 這些 VZn可能存在于 ZnO 晶粒內(nèi)部或者晶粒間的界面區(qū)域． 正電子在 VZn的湮沒壽命約為 230ps［ 15］． 因此推測(cè) τ1為正電子在自由態(tài)及 VZn俘獲態(tài)湮沒的平均壽命值． 對(duì)于較長壽命分量 τ2，其明顯要長于 ZnO 中 VZn的壽命值． 由于正電子在 ZnO 中的體壽命 τb = 181 ps，依據(jù)正電子在半導(dǎo)體湮沒的一般規(guī)律，因?yàn)?τ2 / τb≈2. 1，所以 τ2對(duì)應(yīng)的是正電子在 ZnO 中空位團(tuán)的壽命值． 根據(jù)文獻(xiàn)中理論計(jì)算的結(jié)果［ 17］可知空位團(tuán)尺寸為 V8( 4VZn VO) ． 這些空位團(tuán)應(yīng)該位于樣品的表面界面區(qū)域． 在以往的研究中我們?cè)?ZnO 納米晶中觀察到長達(dá) 50 ns 的長壽命成分，對(duì)應(yīng)正電子素在大孔洞中的湮沒壽命，且主要是 3γ 形式的自湮沒． 但在本文中并沒有觀察到此壽命分量． 這可能是因?yàn)楸竟ぷ髦胁捎昧溯^強(qiáng)的正電子放射源，因此壽命譜儀的能量窗口選取比較窄，忽略了長壽命的正電子素 3γ 湮沒． 圖 2 示出的是經(jīng)過不同退火溫度后 Co3O4 /ZnO納米復(fù)合物中正電子壽命 τ1， τ2和其對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度 I1， I2的變化． 如圖 2( a) 所示， τ1在 200 到 600 ℃ 退火后 τ1基本不變，穩(wěn)定在 201 ps 左右，隨著退火溫度繼續(xù)升高， τ1開始減少， 到 900 ℃ 時(shí)降至約 185 ps，其后退火溫度再升高， τ1保持穩(wěn)定
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