稀土氮化物ScN、YN微晶的制备与表征

摘要： 利用直流电弧等离子体方法制备出稀土氮化物ScN、YN微晶, 这是一种快速、低成本、高产量的新方法, 可用来制备稀土金属氮化物。结构物性表征和能谱成分分析结果表明, 所制备的ScN晶体为满足化学计量比的单晶, 而YN晶体为非化学计量比的多晶, 其中Y的含量高于N。综合XRD、EDS、HRTEM和PL结果分析表明, YN晶体主要由大量随机取向的单晶颗粒组成, 单晶颗粒间分布着一些非晶的金属Y, 光谱结果分析表明YN中存在大量的N空位。此外, 对样品的微观结构形成机理进行了系统分析, 由于Y族金属氮化物中有限组分较高的解离压力以及产物在生长过程中经历较高的淬火速率(103 K/s), 导致YN解离而形成的Y金属团簇的无序排列, 进而使其在冷却过程中形成了非晶结构。