Li、Al摻雜SnO2稀磁材料的結(jié)構(gòu)及磁、光、電特性的研究.pdf

1、Li、Al摻雜摻雜SnO2稀磁材料的結(jié)構(gòu)及磁、光、電特性的研究稀磁材料的結(jié)構(gòu)及磁、光、電特性的研究StructureferromagismopticalelectricalpropertiesofLi、AldopedSnO2dilutedmagicmaterials(申請碩士學(xué)位)學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué)研究生：王建春指導(dǎo)教師：吳萍教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一五年五月I中文摘要二氧化錫(SnO2)是一種多功能透明氧化物半導(dǎo)體材料，具有價格低

2、廉、無毒無害、制備溫度低、熱穩(wěn)定性高和物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，已被應(yīng)用于透明導(dǎo)電電極、太陽能電池、氣敏元件及建筑玻璃等方面。SnO2材料具有較寬的帶隙和較大的激子束縛能(130meV)，因此是一種很有前途的紫外發(fā)光材料。2003年，Ogale等人在Co摻雜的SnO2薄膜中發(fā)現(xiàn)的巨磁矩和高居里溫度吸引了眾多研究者的注意。此后人們對SnO2進行了大量的研究，但是SnO2基材料的室溫鐵磁性起源尚無明確的結(jié)論。依據(jù)“d0鐵磁性”的理論，半導(dǎo)體中

3、局域磁矩的產(chǎn)生和長程鐵磁性的建立歸因于點缺陷的存在。然而，僅少量的文章報道了SnO2基材料的d0鐵磁性。因此，在本論文中我們做了如下兩方面的工作。(1)我們用磁控濺射法在Al2O3基底上制備了外延的Li摻雜SnO2薄膜。XRD的結(jié)果表明了我們成功制備出了外延的SnO2薄膜。Li的摻雜拓寬了SnO2薄膜的光學(xué)帶隙。用XPS探測到了Li的存在，Li離子替代占據(jù)Sn離子的晶格位置時會導(dǎo)致體系空穴的出現(xiàn)。XPS和PL譜測試證實樣品中不存在氧空位

4、相關(guān)的缺陷。Hall測試表明：隨著摻雜濃度的增加，薄膜的導(dǎo)電類型由n型轉(zhuǎn)成p型。在p型導(dǎo)電薄膜中，樣品的磁性與其載流子的濃度成線性關(guān)系，從而說明空穴對摻雜SnO2薄膜樣品的磁性具有重要的調(diào)控作用。(2)我們利用溶膠凝膠法制備了Al摻雜SnO2納米顆粒。XRD、HRTEM及吸收譜的結(jié)果分析表明：Al的摻雜會導(dǎo)致SnO2晶格的扭曲和樣品中點缺陷的出現(xiàn)，這是由于Al離子半徑與Sn離子半徑相差較大。XPS不僅探測到了Al的存在，還發(fā)現(xiàn)樣品中存在