Co，Cu摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體粉末的結(jié)構(gòu)及磁性研究.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體(DMSs)材料一般是指在化合物半導(dǎo)體中，由具有磁性的過(guò)渡金屬離子部分地替代非磁性陽(yáng)離子所形成的一類新型半導(dǎo)體材料。這種材料能同時(shí)利用電子的電荷和自旋兩種屬性，具有優(yōu)異的磁性、磁光性能、磁電性能。在高密度非易失性存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體集成電路，量子計(jì)算機(jī)等眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。最近，Dietl等人根據(jù)平均場(chǎng)理論預(yù)言ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料具有鐵磁性且居里溫度可達(dá)到室溫以上，而且ZnO作為母體材料在應(yīng)用方面也有很多優(yōu)點(diǎn)。因此，ZnO

2、基稀磁半導(dǎo)體成為了研究的熱點(diǎn)。
　　 本論文采用一種濕化學(xué)法(溶膠-凝膠法)制備了Cu摻ZnO、Co摻ZnO和CoCu共摻ZnO三個(gè)系列的樣品，分別采用X射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)(VSM)等測(cè)試手段對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)行了表征。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在所有粉末樣品中Cu的摻雜濃度比較低，一般低于4％，而Co的摻雜濃度相對(duì)較高，一般可達(dá)到10％。XRD結(jié)果顯示所有的樣品都沒(méi)有雜相

3、，是纖鋅礦結(jié)構(gòu)，這與TEM給出的結(jié)果是相一致的。由于樣品熱處理時(shí)溫度較高，形成的顆粒尺寸較大，但是這并沒(méi)有影響樣品的結(jié)構(gòu)。XPS結(jié)果顯示樣品中Cu和Co都是以+2價(jià)的形式存在的，因此，它們可以提供一個(gè)凈磁矩，同時(shí)證明了樣品中不存在Cu團(tuán)簇和Co團(tuán)簇雜相。在確定沒(méi)有鐵磁雜相的情況下，進(jìn)行了磁性測(cè)量。磁性測(cè)量結(jié)果表明Cu摻雜的樣品都具有一定的鐵磁性，而且在低溫時(shí)樣品呈現(xiàn)順磁性。在Ar氣中600℃退火2h后，樣品的磁性變得比退火前更加顯著，因