Mn摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體的制備與表征.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體材料一般是指在化合物半導(dǎo)體中，由磁性過度金屬離子部分地替代非磁性陽離子所形成的一類新型半導(dǎo)體材料。這種材料同時(shí)具有電子的電荷屬性和自旋屬性，具有優(yōu)異的磁、磁光、磁電性能，在高密度非易失性存儲器，半導(dǎo)體集成電路，量子計(jì)算機(jī)等眾多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。近幾年來，相關(guān)理論預(yù)言 ZnO 基稀磁半導(dǎo)體材料的居里溫度可達(dá)室溫以上，使之成為研究的熱點(diǎn)之一。 本文采用濕化學(xué)法制備了 Mn 摻雜 ZnO 基稀磁半導(dǎo)體納米材料。在課題中，

2、首先對制備一維 ZnO 納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了嘗試，之后采用兩套溶液法實(shí)驗(yàn)方案以實(shí)現(xiàn)過渡金屬M(fèi)n離子的摻雜，并通過退火提高其磁性。研究中我們發(fā)現(xiàn)，不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)對于所制備樣品的形貌、飽和磁化強(qiáng)度及磁性的產(chǎn)生機(jī)制有很大的影響。通過嘗試，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度在83℃時(shí)可以使Mn有效的替代ZnO晶體點(diǎn)陣中的Zn，并實(shí)現(xiàn)室溫鐵磁性。溶液的堿性強(qiáng)弱對樣品的形貌影響比較大，以六次甲基四氨為反應(yīng)物時(shí)，樣品呈棒狀結(jié)構(gòu)；而反應(yīng)物為四甲基氫氧化銨時(shí)，樣品為顆粒狀。磁性方面

3、，制備態(tài)的樣品中，隨著Mn摻雜量的提高，順磁信號增強(qiáng)，鐵磁信號無明顯變化，認(rèn)為室溫鐵磁性來源于晶格中的Mn離子，這些Mn離子替代了 Zn 離子的位置，相互之間存在耦合而呈現(xiàn)出鐵磁性。退火特別是900℃退火后，室溫鐵磁性顯著增強(qiáng)，可達(dá)到0.4emu/g。通過電鏡，XPS等多種手段的表征，我們將其歸結(jié)為 Zn<,x>Mn<,3-x>O<,4>這個(gè)第二相的影響。 在以往的文獻(xiàn)資料中，均認(rèn)為Zn<,x>Mn<,3-x>O<,4>不會(huì)產(chǎn)生