稀土掺杂氮化铝稀磁半导体纳米颗粒的高压相变研究.pdf

标题和描述中提到的研究主要关注的是稀土元素掺杂的氮化铝（AlN）纳米颗粒在高压环境下的相变现象。这项研究通过金刚石对顶砧和原位角散高压同步辐射X射线衍射技术，对钪（Sc）和钇（Y）掺杂的AlN纳米颗粒进行了高压相变实验。 在实验中，研究人员发现，钪掺杂的AlN在20.09 GPa的压力下开始从六方纤锌矿结构转变为立方岩盐矿结构，而钇掺杂的AlN这一转变发生在19.70 GPa。两种材料都在更高的压力下（分别为28.12 GPa和28.60 GPa）完全转变为立方岩盐矿结构，并且这种相变在卸压后是不可逆的，岩盐矿结构得以保留。 研究还揭示，与未掺杂的AlN纳米线相比，相同制备条件和尺寸的掺杂样品的相变点较低，但高于AlN纳米晶体，接近于体材料AlN。这种差异可能与掺杂导致的晶格结构畸变有关，即掺杂后的杂质离子和铝空位使得AlN的晶格稳定性降低。 关键发现之一是，掺杂离子半径较大的钇所引发的相变点低于离子半径较小的钪。这表明掺杂离子的大小可能影响相变压力，可能是由于不同大小的离子对晶格的扰动程度不同。 此外，研究还指出，纳米材料的相变压力点通常随颗粒尺寸减小而降低，这与尺寸效应有关，如空位、掺杂离子的存在会影响材料的结构稳定性和相变行为。在对其他纳米材料（如二氧化铈和Mn掺杂的ZnO纳米线）的研究中也观察到了类似的现象。 这项研究揭示了稀土掺杂对AlN纳米颗粒高压相变行为的影响，强调了掺杂和尺寸效应对半导体材料性能的重要作用，为理解自旋电子学领域中的稀磁半导体提供了新的见解。这项工作也为设计和优化新型磁性半导体材料提供了理论依据和实验基础。