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作为世界上第一支ZnO基蓝色发光二极管的衬底,铝镁酸钪与纤锌矿型ZnO和Ⅲ-氮化物等短波长发光半导体之间有极好的晶格匹配和热匹配。此外铝镁酸钪还有优异的机械性能、物化性能和光学性能。本文主要研究铝镁酸钪粉末和铝镁酸钪单晶。获得的主要结果如下:
1、通过传统的高温固相法铝镁酸钪粉末,发现MgAl2O4(尖晶石)相是合成过程中必然出现的中间相。换句话说,铝镁酸钪不能由三种原料氧化物直接地结合形成,实际过程是MgO和Al2O3首先在较低温度下结合成尖晶石相,随着湿度的升高,尖晶石相与Sc2O3和剩余的MgO再合成铝镁酸钪。
2、以Mg(NO3)2,Sc(NO3)3和Al(NO3)3作为原料,在室温下保持溶液pH=8~8.5,采用化学共沉淀法合成铝镁酸钪粉末。沉淀过程室温下进行,最终经过1000℃、2~3h的焙烧合成出含微量杂质铝镁酸钪粉末,颗粒尺寸在100nm左右。
3、采用水性柠檬酸络合凝胶法在相对低的温度(840~1100℃)下和更短的时间(2 h)内合成了铝镁酸钪纳米晶粉体。研究了该法合成铝镁酸钪的机制。
4、用X射线单晶衍射法解析了铝镁酸钪晶体结构。表明铝镁酸钪:空间群R3 m;晶格常数a=b=3.2506(9)A,c=25.152(8)A, V=230.16(11)A3, Z=3。
5、采用提拉法生长出铝镁酸钪单晶,晶体尺寸φ30mm×59mm。