高压下ZnSe直流和交流电学性质的研究

王月; 张凤霞; 王春杰; 高春晓

doi:10.7498/aps.63.216401

摘要

采用高压原位测量技术在0–35 GPa压力范围内对ZnSe直流和交流电学性质进行了研究. 通过分析直流电学测量结果可知,在实验压力区间内ZnSe经历了由纤锌矿转变为朱砂相再转变为岩盐相的两次相结构转变. 分析温度与材料电阻率的变化关系表明ZnSe在高压下的相变为金属化相变,并通过交流阻抗谱的测量实验证实了这个结论. 进一步比较低压条件下晶粒和晶界电阻的变化,表明朱砂相结构的ZnSe更接近各向同性材料.

关键词:

高压 /
ZnSe /
电学

Abstract

The pressure dependence of electrical properties of ZnSe was observed by means of in situ high pressure DC electrical resistivity measurement and AC impedance spectrum methods in a range of 0–35 GPa. Two structure phase transitions have been observed corresponding to the wurtzite-cinnabar-rocksalt transitions. The temperature dependence of the electrical resistivity of ZnSe is measured under different pressures. Results show that ZnSe undergoes a semiconductor to metal transition at 12 GPa. AC data also proves the above results. The pressure dependence of grain and grain boundary resistances indicates that the cinnabar is close to an isotropic material.

Keywords:

high pressure /
ZnSe /
electrical

作者及机构信息

1.
渤海大学, 新能源学院, 锦州 121013;

2.
吉林大学, 超硬材料国家重点实验室, 长春 130021

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11247284)和渤海大学博士启动项目(批准号:bsqd201309)资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of New Energy, BoHai University, Jinzhou 121013, China;

2.
State Key Laboratory of Superhard Materials, Jilin University, Changchun 130012, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11247284), and the BoHai University Doctoral Project (Grant No. bsqd201309).

参考文献

[1]	Manuel C, Ruprecht H 1970 Phys. Rev. B 1 2605
[2]	Bevilacqua G, Martinell L, Vogel E 2002 Phys. Rev. B 66 155338
[3]	Sunil Kumar, Yousaf K P, Verma N K, Chakarvartia S K 2008 Chalcogenide. Lett. 5 143
[4]	Hu C E, Sun L L, Zeng Z Y, Chen X R 2007 Chin. Phys. Lett. 24 54
[5]	Gangadharana R, Jayalakshmia V, Kalaiselvia J, Mohanb S, Murugana R, Palanivel B 2003 J. Alloys. Compd. 359 22
[6]	Fazzio M, Caldas J, Zunger A 1984 Phys. Rev. B 30 3430
[7]	Karazhanov S Z, Ravindran P, Kjekshus A, Fjellv H, Svensson B G 2007 Phys. Rev. B 75 155104
[8]	Ji Z H, Zeng X H, Hu Y J, Tan M Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 5104 (in Chinese) [季正华, 曾祥华, 胡永金, 谭明秋 2008 57 5104]
[9]	Jiang Y, Yang S Y, Zhang X L, Teng F, Xu Z, Hou Y B 2008 Acta Phys. Sin. 57 3753 (in Chinese) [姜燕, 杨盛谊, 张秀龙, 滕枫, 徐征, 侯延冰 2008 57 3753]
[10]	Smith P L, Martin J E 1965 Phys. Lett. 19 541
[11]	Karzel H, Potzel W, Köfferlein M, Schiessl W, Steiner M, Hiller U, Kalvius G M, Mitchell D W, Das T P, Blaha P, Schwarz K, Pasternak M P 1996 Phys. Rev. B 53 11425
[12]	Lin C M, Chuu D S, Yang T, Chou W C, Xu J A, Huang E 1997 Phys. Rev. B 55 13641
[13]	McMahon M I, Nelmes R J 1996 Phys. Status Solidi B 198 389
[14]	Smelyansky V I, Tse J S 1995 Phys. Rev. B 52 4658
[15]	Côté, M, Zakharov O, Rubio A, Cohen M L 1997 Phys. Rev. B 55 13025
[16]	Pellicer-Porres J, Segura A, Muñoz V, Zúñiga J, Itié J P A 2002 Phys. Rev. B 65 092101
[17]	Itkin G, Hearne G R, Sterer E, Pasternak M P 1995 Phys. Rev. B 51 3195
[18]	Ovsyannikov S V, Shchennikov V V, Misiuk A, Komarovsky I A 2009 Phys. Status. Solidi. B 246 604
[19]	Li M, Gao C X, Zhang D M, He C Y, Hao A M, Huang X W, Yu C L, Li Y C, Li X D, Zou G T 2007 Chin. Phys. Lett 24 54
[20]	He C Y, Gao C X, Li M, Hao A M, Huang X W, Zhang D M, Yu C L, Wang Y 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1070
[21]	Li M, Gao C X, Peng G, He C Y, Hao A M, Huang X W, Zhang D M, Yu C L, Ma Y Z, Zou G T 2007 Rev. Sci. Instrum 78 075106
[22]	Wang Y, Han Y H, Gao C X, Ma Y Z, Liu C L, Peng G, Wu B J, Liu B, Hu T J, Cui X Y, Ren W B, Li Y, Su N N, Liu H W, Zou G T 2010 Rev. Sci. Instrum 81 013904
[23]	Smelyansky V I, Tse J S 1995 Phys. Rev. B 52 4658
[24]	Cui S X, Hu H Q, Feng W X, Chen X S, Feng Z B 2009 J. Alloys Compd 472 294
[25]	Ji Z H, Zeng X H, Cen J P, Tan M Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 1219 (in Chinese) [季正华, 曾祥华, 岑洁萍, 谭明秋 2010 59 1219]
[26]	Zhou W F 1985 Electrochemistry measuremem (Shanghai:Shanghai cience and Technical Press) p160 in Chinese [周伟舫 1985 电化学测量方法 (上海: 上海科学技术出版社)第160页]
[27]	Tuller H L 2000 Solid State Ionics 131 143
[28]	Durandurdu M 2009 J. Phys.: Condens. Matte 21 125403
[29]	Ves S, Strossner K, Christensen N E, Kim C K, Cardona M 1985 Solid State Commun 56 479
[30]	Fleig J 2002 Solid State Ionics 150 181

施引文献

[1]	Manuel C, Ruprecht H 1970 Phys. Rev. B 1 2605
[2]	Bevilacqua G, Martinell L, Vogel E 2002 Phys. Rev. B 66 155338
[3]	Sunil Kumar, Yousaf K P, Verma N K, Chakarvartia S K 2008 Chalcogenide. Lett. 5 143
[4]	Hu C E, Sun L L, Zeng Z Y, Chen X R 2007 Chin. Phys. Lett. 24 54
[5]	Gangadharana R, Jayalakshmia V, Kalaiselvia J, Mohanb S, Murugana R, Palanivel B 2003 J. Alloys. Compd. 359 22
[6]	Fazzio M, Caldas J, Zunger A 1984 Phys. Rev. B 30 3430
[7]	Karazhanov S Z, Ravindran P, Kjekshus A, Fjellv H, Svensson B G 2007 Phys. Rev. B 75 155104
[8]	Ji Z H, Zeng X H, Hu Y J, Tan M Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 5104 (in Chinese) [季正华, 曾祥华, 胡永金, 谭明秋 2008 57 5104]
[9]	Jiang Y, Yang S Y, Zhang X L, Teng F, Xu Z, Hou Y B 2008 Acta Phys. Sin. 57 3753 (in Chinese) [姜燕, 杨盛谊, 张秀龙, 滕枫, 徐征, 侯延冰 2008 57 3753]
[10]	Smith P L, Martin J E 1965 Phys. Lett. 19 541
[11]	Karzel H, Potzel W, Köfferlein M, Schiessl W, Steiner M, Hiller U, Kalvius G M, Mitchell D W, Das T P, Blaha P, Schwarz K, Pasternak M P 1996 Phys. Rev. B 53 11425
[12]	Lin C M, Chuu D S, Yang T, Chou W C, Xu J A, Huang E 1997 Phys. Rev. B 55 13641
[13]	McMahon M I, Nelmes R J 1996 Phys. Status Solidi B 198 389
[14]	Smelyansky V I, Tse J S 1995 Phys. Rev. B 52 4658
[15]	Côté, M, Zakharov O, Rubio A, Cohen M L 1997 Phys. Rev. B 55 13025
[16]	Pellicer-Porres J, Segura A, Muñoz V, Zúñiga J, Itié J P A 2002 Phys. Rev. B 65 092101
[17]	Itkin G, Hearne G R, Sterer E, Pasternak M P 1995 Phys. Rev. B 51 3195
[18]	Ovsyannikov S V, Shchennikov V V, Misiuk A, Komarovsky I A 2009 Phys. Status. Solidi. B 246 604
[19]	Li M, Gao C X, Zhang D M, He C Y, Hao A M, Huang X W, Yu C L, Li Y C, Li X D, Zou G T 2007 Chin. Phys. Lett 24 54
[20]	He C Y, Gao C X, Li M, Hao A M, Huang X W, Zhang D M, Yu C L, Wang Y 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1070
[21]	Li M, Gao C X, Peng G, He C Y, Hao A M, Huang X W, Zhang D M, Yu C L, Ma Y Z, Zou G T 2007 Rev. Sci. Instrum 78 075106
[22]	Wang Y, Han Y H, Gao C X, Ma Y Z, Liu C L, Peng G, Wu B J, Liu B, Hu T J, Cui X Y, Ren W B, Li Y, Su N N, Liu H W, Zou G T 2010 Rev. Sci. Instrum 81 013904
[23]	Smelyansky V I, Tse J S 1995 Phys. Rev. B 52 4658
[24]	Cui S X, Hu H Q, Feng W X, Chen X S, Feng Z B 2009 J. Alloys Compd 472 294
[25]	Ji Z H, Zeng X H, Cen J P, Tan M Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 1219 (in Chinese) [季正华, 曾祥华, 岑洁萍, 谭明秋 2010 59 1219]
[26]	Zhou W F 1985 Electrochemistry measuremem (Shanghai:Shanghai cience and Technical Press) p160 in Chinese [周伟舫 1985 电化学测量方法 (上海: 上海科学技术出版社)第160页]
[27]	Tuller H L 2000 Solid State Ionics 131 143
[28]	Durandurdu M 2009 J. Phys.: Condens. Matte 21 125403
[29]	Ves S, Strossner K, Christensen N E, Kim C K, Cardona M 1985 Solid State Commun 56 479
[30]	Fleig J 2002 Solid State Ionics 150 181

[1]	王飞, 李全军, 胡阔, 刘冰冰. 高压导致纳米TiO₂形变的电子显微研究. , 2023, 72(3): 036201. doi: 10.7498/aps.72.20221656
[2]	王春杰, 王月, 高春晓. 高压下金红石相TiO₂的晶界电学性质. , 2019, 68(20): 206401. doi: 10.7498/aps.68.20190630
[3]	郭静, 吴奇, 孙力玲. 高压下的铁基超导体:现象与物理. , 2018, 67(20): 207409. doi: 10.7498/aps.67.20181651
[4]	董家君, 姚明光, 刘世杰, 刘冰冰. 高压下准一维纳米结构的研究. , 2017, 66(3): 039101. doi: 10.7498/aps.66.039101
[5]	李晓东, 李晖, 李鹏善. 同步辐射高压单晶衍射实验技术. , 2017, 66(3): 036203. doi: 10.7498/aps.66.036203
[6]	李世雄, 吴永刚, 令狐荣锋, 孙光宇, 张正平, 秦水介. ZnSe在外电场下的基态性质和激发特性研究. , 2015, 64(4): 043101. doi: 10.7498/aps.64.043101
[7]	王金荣, 朱俊, 郝彦军, 姬广富, 向钢, 邹洋春. 高压下RhB的相变、弹性性质、电子结构及硬度的第一性原理计算. , 2014, 63(18): 186401. doi: 10.7498/aps.63.186401
[8]	张品亮, 龚自正, 姬广富, 刘崧. α-Ti2Zr高压物性的第一性原理计算研究. , 2013, 62(4): 046202. doi: 10.7498/aps.62.046202
[9]	吴迪, 赵纪军, 田华. Fe2+取代对MgSiO3钙钛矿高温高压物性的影响. , 2013, 62(4): 049101. doi: 10.7498/aps.62.049101
[10]	吴宝嘉, 李燕, 彭刚, 高春晓. InSe的高压电输运性质研究. , 2013, 62(14): 140702. doi: 10.7498/aps.62.140702
[11]	吕晓静, 翁春生, 李宁. 高压环境下1.58 μm波段CO2吸收光谱特性分析. , 2012, 61(23): 234205. doi: 10.7498/aps.61.234205
[12]	陈中钧. 高压下MgS的弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究. , 2012, 61(17): 177104. doi: 10.7498/aps.61.177104
[13]	明星, 王小兰, 杜菲, 陈岗, 王春忠, 尹建武. 菱铁矿FeCO3高压相变与性质的第一性原理研究. , 2012, 61(9): 097102. doi: 10.7498/aps.61.097102
[14]	秦杰明, 张莹, 曹建明, 田立飞, 董中伟, 李岳. 高压下制备的透明低阻n-ZnO陶瓷的表征. , 2011, 60(3): 036105. doi: 10.7498/aps.60.036105
[15]	周密, 李占龙, 陆国会, 李东飞, 孙成林, 高淑琴, 里佐威. 高压拉曼光谱方法研究联苯分子费米共振. , 2011, 60(5): 050702. doi: 10.7498/aps.60.050702
[16]	吴宝嘉, 韩永昊, 彭刚, 刘才龙, 王月, 高春晓. 原位高压微米氧化锌电学性质的研究. , 2010, 59(6): 4235-4239. doi: 10.7498/aps.59.4235
[17]	季正华, 曾祥华, 岑洁萍, 谭明秋. ZnSe相变、电子结构的第一性原理计算. , 2010, 59(2): 1219-1224. doi: 10.7498/aps.59.1219
[18]	马丽, 高勇. 半超结SiGe高压快速软恢复开关二极管. , 2009, 58(1): 529-535. doi: 10.7498/aps.58.529
[19]	丁迎春, 徐明, 潘洪哲, 沈益斌, 祝文军, 贺红亮. γ-Si3N4在高压下的电子结构和物理性质研究. , 2007, 56(1): 117-122. doi: 10.7498/aps.56.117
[20]	邵光杰, 秦秀娟, 刘日平, 王文魁, 姚玉书. 氧化锌纳米晶高压下的晶粒演化和性能. , 2006, 55(1): 472-476. doi: 10.7498/aps.55.472

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