利用微波水熱法,低溫、短時間合成出氧化鎵鋅

 

刊登日期:2019/11/14
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東京電機大學開發了一項以低溫、短時間,合成出尖晶石(Spinel)型氧化物-氧化鎵鋅(ZnGa2O4;ZGO)的手法。由於ZnGa2O4的能隙(Bandgap)較寬,故可透過摻雜(Doping)賦予電氣傳導性,並可望應用於電致發光(Electroluminescence;EL)裝置用螢光體、透明電極等用途。

一般ZnGa2O4的合成法係以燒結法為主流,但1000℃以上的高溫、耗費10小時以上為其必要條件,因此成本也隨之增加,而東京電機大學則利用微波水熱法(Microwave-hydrothermal method)進行合成,以150℃、約90秒就可以完成合成。研究團隊製作了添加了氫氧化鈉的原料水溶液(硫酸鋅、硫酸鎵),且一邊攪拌一邊調整pH值,製作出前驅物(Precursor)。再利用一般市售的微波爐,以微波照射壓力容器內的前驅物水溶液後,透過離心分離、真空乾燥等製程予以粉末化。

經過各種條件測試後,確認pH值、溫度越高,不純物的ZGO越容易產生,而在pH 5.8(125℃)的條件下,Zn/Ga比接近理想配比(Stoichiometric)。此外,亦已確認在紫外域的吸收邊界(Absorption Edge),並呈現出良好的透明性。

今後研究團隊也將對結晶結構進行解明,並著手進行光學特性的評估,期藉此找出最適合的用途。此外,研究團隊也將活用可低溫合成的特性,評估在塑膠基板之薄膜形成應用的可能性。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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