常州大学材料学院梁鑫教授课题组在氧化物晶界输运机制研究方面取得进展

hecongqu

晶界在能量载流子的输运过程中起着重要作用。在前期理论工作的基础上（Liang X, Physical Review B, 2017, 95, 155313），梁鑫教授课题组选择ZnO作为研究模型系统，合成了晶粒尺寸跨度分布的一些列ZnO多晶样品，进行了变温热传导和电学输运测试。研究结果首次确定了ZnO晶界界面热阻Rk=4.0±0.7×10-9 m2KW-1（室温至1073 K）。并进一步通过原位化学反应，在ZnO晶界处保留纳米尺度的ZnS薄膜，实现了对ZnO晶界纳米尺度的结构与化学特征修饰，使晶界界面热阻提高三倍多。在电学输运性质方面，研究发现晶界电子势垒和空间电荷区对晶界间距有明显的依赖关系。由于晶界对载流子能量过滤起到的散射作用，晶界处的有效电子势垒高度和空间电荷区宽度影响了载流子浓度和迁移率。本工作研究展现了晶界局部特征在界面和有效块体输运性质的重要意义，对通过晶界工程方法来调控和优化多晶材料功能特性提供了科学参考。本研究工作以题为“Interfacial thermal and electrical transport properties of pristine and nanometer-scale ZnS modified grain boundary in ZnO polycrystals”发表在材料科学领域国际知名期刊Acta Materialia上。该工作得到了国家自然科学基金委（Grant No. 51502024）和江苏省特聘教授专项经费的资助。

文章链接为：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645418300983