微量元素对闪锌矿半导体性质制约机理

闪锌矿是一种重要的宽禁带半导体材料,具有优良的光、电和催化性能,在光学器件和光催化等领域有着广泛的应用前景.天然产出的闪锌矿中存在以类质同像替代Zn的Fe、Cd和Ga等微量元素,对其电子结构产生一定的影响,继而影响天然闪锌矿的半导体性质.同时闪锌矿中微量元素的种类、含量与分布受多种因素的影响,除了与闪锌矿本身的地球化学与晶体化学的性质相关,还受到成矿的地质环境、成矿的物理化学条件和成矿溶液离子浓度的影响.所以通过对不同成因类型的闪锌矿半导体性质的研究,可以得到闪锌矿中微量元素的特征,进而反映闪锌矿的成矿条件.对于寻找生命早期闪锌矿,解释半导体矿物光催化为生命起源提供能量提供可靠的证据.本研究闪锌矿样品来自不同省份不同成因类型的典型矿床,结合半导体材料电阻率及其导电类型的测量方法、紫外可见光吸收光谱的方法和地球科学微量元素测量方法,通过实验对不同成因类型矿床中代表性闪锌矿的电阻率、吸收光谱、共生矿物组合、组构特征、微量元素的测量,建立闪锌矿矿石电阻率、吸收光谱与微量元素影响的定量关系及理论模型。探讨了闪锌矿电阻率、光谱吸收特征和矿床类型及地质产状的关系。闪锌矿中Fe元素含量越高,电阻率越小,可以形成空穴型导电(p型),因Fe元素进入闪锌矿晶格中要消耗能量,所以其形成温度大于绝缘体闪锌矿形成温度,黑色闪锌矿形成温度高。

作者: 沈灿 鲁安怀
作者单位: 中南大学地球科学与信息物理学院,长沙410083
母体文献: 中国矿物岩石地球化学学会第十五届学术年会论文集
会议名称: 中国矿物岩石地球化学学会第十五届学术年会
会议时间: 2015年12月11日
会议地点: 长沙
主办单位: 中国矿物岩石地球化学学会
语 种: chi
分类号: S15 TQ4
在线出版日期: 2018年6月25日