過渡金屬氧化物磁半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)與磁性研究：Co3O4和Co摻雜ZnO.pdf

1、3d過渡金屬氧化物磁半導(dǎo)體(OMS)因具有高溫鐵磁性而在未來的自旋電子器件中有著廣泛應(yīng)用前景。調(diào)控OMS中磁性離子間的相互作用及其磁性離子在基體中的分布特征對于促進(jìn)其在自旋電子器件中實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。本論文利用同步輻射X射線吸收譜學(xué)技術(shù)(XAFS)，結(jié)合高分辨透射電鏡(HRTEM)、超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)和X射線光電子能譜(XPS)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究了還原氧化石墨烯(RGO)調(diào)控Co3O4量子點(diǎn)磁學(xué)性質(zhì)以及共摻雜離子調(diào)控Co離子在Zn

2、O基體中分布特征的內(nèi)在機(jī)理。這些結(jié)果為人們尋找并制備出實(shí)際可用的磁性半導(dǎo)體提供了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。
　　1、石墨烯調(diào)控Co3O4量子點(diǎn)的磁相互作用
　　利用XAFS、XPS、HRTEM和SQUID等技術(shù)研究了RGO調(diào)控Co3O4量子點(diǎn)磁學(xué)性質(zhì)的微觀機(jī)理。SQUID測量結(jié)果表明雜化RGO后，Co3O4量子點(diǎn)的飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力分別從0.4 emu/g增加到2.2 emu/g和從100 Oe增加到513Oe。XAFS和XPS等實(shí)

3、驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明RGO和Co3O4量子點(diǎn)之間的電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)致了部分Co3+(Oh)轉(zhuǎn)變成Co2+(Oh)，進(jìn)而將Co2+（Td）之間的磁相互作用從反鐵磁轉(zhuǎn)變成鐵磁性。這是導(dǎo)致與RGO雜化后，Co3O4量子點(diǎn)磁學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的根本原因。
　　2、共摻雜(Cr、Cu、Li)調(diào)控Co原子在Co摻雜的ZnO磁性半導(dǎo)體中的分布
　　利用XAFS和XPS等技術(shù)研究了共摻雜原子(Li、Cu、Cr)對Co原子在Co摻雜ZnO薄膜中分布形式的影