高压下ZnO超快极性扩散过程研究

利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段，研究了在5GPa压力下六方ZnO粉末的结晶过程。系统考查了温度与保温时间对ZnO扩散与结晶过程的影响。结果发现，在高压下ZnO固体的扩散速度大大增加，400℃保温0.5h即可获得理论密度达99%以上的单相、致密的六方相ZnO陶瓷，所有样品均沿晶界开裂，并导致500℃以上只能获得单晶与多晶混合的粉末样品；850℃保温5min可制备出平均尺寸超过100μm、最大尺寸超过350μm的浅黄色单晶。对实验结果的分析表明：ZnO固体在高压下可能存在一种超快极性扩散机制，这一效应使高压下的ZnO晶粒沿择优方向迅速生长，晶界快速迁移，相邻晶粒生长融合，最后形成单晶；而晶粒在生长过程中沿其它方向发生收缩，促使样品沿晶界开裂。