Mn摻雜ZnO稀磁半導體的制備與表征.pdf

1、稀磁半導體材料一般是指在化合物半導體中，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體材料。這種材料同時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，半導體集成電路，量子計算機等眾多領域有廣闊的應用前景。近幾年來，相關理論預言 ZnO 基稀磁半導體材料的居里溫度可達室溫以上，使之成為研究的熱點之一。 本文采用濕化學法制備了 Mn 摻雜 ZnO 基稀磁半導體納米材料。在課題中，

2、首先對制備一維 ZnO 納米結構進行了嘗試，之后采用兩套溶液法實驗方案以實現(xiàn)過渡金屬Mn離子的摻雜，并通過退火提高其磁性。研究中我們發(fā)現(xiàn)，不同的實驗參數(shù)對于所制備樣品的形貌、飽和磁化強度及磁性的產(chǎn)生機制有很大的影響。通過嘗試，發(fā)現(xiàn)反應溫度在83℃時可以使Mn有效的替代ZnO晶體點陣中的Zn，并實現(xiàn)室溫鐵磁性。溶液的堿性強弱對樣品的形貌影響比較大，以六次甲基四氨為反應物時，樣品呈棒狀結構；而反應物為四甲基氫氧化銨時，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，鐵磁信號無明顯變化，認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，可達到0.4emu/g。通過電鏡，XPS等多種手段的表征，我們將其歸結為 Zn<,x>Mn<,3-x>O<,4>這個第二相的影響。 在以往的文獻資料中，均認為Zn<,x>Mn<,3-x>O<,4>不會產(chǎn)生