溶膠凝膠法制備In-,2-O-,3-基稀釋磁性半導(dǎo)體及其性質(zhì)的研究.pdf

1、在半導(dǎo)體中引入磁性金屬元素而形成的稀磁半導(dǎo)體材料因其能將自旋和電荷兩個(gè)自由度集于一身，已經(jīng)成為最近幾年來凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)領(lǐng)域中最前沿的研究對(duì)象。其中以在ZnO、TiO2、SnO2和In2O3等氧化物中摻雜過渡金屬元素的研究最為廣泛。下一代多功能器件要求把電子學(xué)、磁學(xué)和光子學(xué)整合在一起，為了達(dá)到這個(gè)目的，尋找具有可調(diào)節(jié)的載流子濃度、高遷移率、高的磁矩以及透明的磁性半導(dǎo)體變得越來越重要。 本文采用了溶膠-凝膠法制備過渡金屬Fe摻

2、雜和Fe、Sn共摻In2O3基稀磁半導(dǎo)體薄膜和粉體。在大量工藝探索的基礎(chǔ)上，結(jié)合樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)特性及磁性行為，對(duì)樣品的室溫鐵磁性狀態(tài)及原因進(jìn)行初步的探討和分析。 首先，在空氣氣氛中，以In(NO3)3·4.5H2O、Fe(NO3)3·9H2O、SnCl4·5H2O、乙酰丙酮和乙二醇甲醚為原料，采用溶膠凝膠法在110℃干燥，500℃煅燒，得到(In1-xFex)2O3和(In0.9-xFexSn0.1)2O3的薄膜和粉末樣

3、品，從樣品的結(jié)晶角度考慮，選用在500℃煅燒的制備工藝最為合理。 其次，發(fā)現(xiàn)(In1-xFex)2O3和(In0.9-xFexSn0.1)2O3的薄膜樣品，在x=0，薄膜呈抗磁性；x≤0.2時(shí)，隨著摻雜Fe離子濃度增加，磁性離子之間交換作用增強(qiáng)，宏觀上顯示飽和磁矩增加，在x=0.2時(shí)飽和磁矩最大；隨著磁性離子濃度繼續(xù)增加，飽和磁矩下降，是由于雜質(zhì)相的析出破壞磁有序相。(In1-xFex)2O3的粉末樣品，在x=0時(shí)，薄膜呈抗磁性

4、；x=0.05時(shí)，為順磁性；隨著Fe離子濃度繼續(xù)增加，飽和磁矩逐漸增大，在x=0.2時(shí)達(dá)到最大，與(In1-xFex)2O3的薄膜樣品一致；在x=0.3時(shí)，磁化曲線呈現(xiàn)順磁和鐵磁的綜合趨勢(shì)。其中x=0.05與0.3的同種樣品，樣品形式不同，磁性完全不同，可能是由于薄膜的缺陷多，而呈現(xiàn)鐵磁性。(In0.9-xFexSn0.1)2O3的粉末樣品，隨著Fe離子濃度逐漸增加，磁化曲線逐漸由抗磁向順磁再向順磁與鐵磁的綜合變化?？赡苡捎诜谴判許n離