溶膠凝膠法制備鈷摻雜二氧化鈦型稀磁半導(dǎo)體及其性能研究.pdf

1、本文概述了稀磁半導(dǎo)體的研究進(jìn)展,重點(diǎn)介紹了TiO<,2>基稀磁半導(dǎo)體的研究現(xiàn)狀、磁有關(guān)的效應(yīng)以及稀磁半導(dǎo)體中磁性起因的認(rèn)識(shí)等.在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,提出以溶膠凝膠法制備Co摻雜TiO<,2>體系的稀磁半導(dǎo)體及其磁性和磁場(chǎng)下光催化性能研究作為本論文的選題和主要研究?jī)?nèi)容. 本文通過(guò)溶膠凝膠法制備出了銳鈦礦型Ti<,1-x>Co<,x>O<,2>稀磁半導(dǎo)體(DMS)粉末.在優(yōu)化樣品制備工藝的基礎(chǔ)上,對(duì)Co摻雜TiO<,2>基稀磁半導(dǎo)

2、體的晶體結(jié)構(gòu),微觀形貌,室溫磁性能及磁場(chǎng)下的光催化性能等進(jìn)行了表征與研究.具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下: 首先對(duì)Co摻雜TiO<,2>樣品的制備工藝進(jìn)行了探索,結(jié)合結(jié)構(gòu)分析和室溫磁測(cè)量手段,找出了適于獲得具有室溫鐵磁性的Co摻雜TiO<,2>樣品的制備工藝.實(shí)驗(yàn)制備出了的銳鈦礦相Ti<,1-x>Co<,x>O<,2>粉末,通過(guò)XRD檢測(cè)未檢測(cè)到雜質(zhì)相;不同Co摻雜量的樣品都有磁滯回區(qū),呈現(xiàn)出了室溫鐵磁性,且樣品在1.5T下的磁化強(qiáng)度隨

3、摻雜濃度的提高而提高. 通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收光譜和熒光光譜研究了材料的半導(dǎo)體性能研究發(fā)現(xiàn),摻雜及表面缺陷引起的缺陷能級(jí)使得不同摻雜濃度樣品的吸收帶邊均發(fā)生紅移,Co摻雜的樣品與未摻雜的純TiO<,2>樣品相比發(fā)生藍(lán)移,說(shuō)明形成了磁有序結(jié)構(gòu). 研究發(fā)現(xiàn)0.1T的磁場(chǎng)對(duì)于光催化結(jié)果的影響隨摻雜量的提高有起伏.外磁場(chǎng)使得材料內(nèi)部的自旋能級(jí)劈裂,提高了光吸收效率,進(jìn)而提高了光催化效率;另一方面隨著Co摻雜量的增加,受超交換耦合作用被