磁性離子摻雜硒化銀系列材料的制備工藝及性能研究.pdf

1、非化學(xué)計(jì)量比硫族銀化物材料的磁電阻值隨著磁場變化呈現(xiàn)一種良好的線性關(guān)系且在較高的磁場條件下仍未達(dá)到飽和，其磁電阻數(shù)值可與龐磁電阻材料相媲美。這種性質(zhì)對于非磁性的硫族銀化物材料而言是可貴的，且其在磁技術(shù)和信息存儲等方面有著極大的應(yīng)用前景，引起研究人員的廣泛關(guān)注，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)探索了低溫α相自摻雜硫族銀化物系列材料產(chǎn)生線性磁電阻效應(yīng)（LMR）的物理原理及其應(yīng)用前景。目前對于這類材料線性磁電阻物理機(jī)制的解釋，主要有以下三個觀點(diǎn)：Abrikoso

2、v的量子磁電阻效應(yīng)、Parish和Littlewood的隨機(jī)電阻網(wǎng)絡(luò)模型理論以及Zhang等人的拓?fù)浣^緣體的觀點(diǎn)。然而其背后的物理機(jī)制還并沒有一個很明確、普遍認(rèn)可的理論來合理解釋它。因此對于自摻雜硫族銀化物體系還需要更多實(shí)驗(yàn)及更進(jìn)一步理論探索。
　　本文首先采用兩步合成法制備Mn摻雜Ag2Se體系材料以便能夠改進(jìn)硒化銀材料的性能。通過一系列不同反應(yīng)條件下所得粉體樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比分析，最終確定溶劑熱法制備Mn摻雜的Ag2Se體系材

3、料的最佳工藝流程——催化劑為KBH4，反應(yīng)溶劑為二乙胺，保溫時間為12h，反應(yīng)溫度為180℃。總結(jié)分析在二乙胺強(qiáng)堿性溶劑下?lián)诫s體系的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。分析所得粉體樣品熱重測試的結(jié)果，確定固相反應(yīng)中樣品最佳燒結(jié)的溫度為370℃~550℃。
　　然后我們利用相關(guān)測試手段對最佳工藝下制備一系列Mn摻雜的粉體產(chǎn)物進(jìn)行微觀物理性能及光學(xué)性能分析討論。研究發(fā)現(xiàn)，樣品成分純凈，其中Mn原子是以+2價離子態(tài)形式替位摻雜于Ag2Se晶格中，形成了固溶體

4、，其固溶極限約為22％。此時Ag元素存在價態(tài)主要為Ag+，可能存在Ag單質(zhì)價態(tài)。產(chǎn)物晶體的微觀形貌中存在納米顆粒與微量納米線兩種生長形貌，且部分納米顆粒團(tuán)簇聚集生長為類層狀的大塊晶粒。利用紫外可見分光光度計(jì)對樣品吸收光譜進(jìn)行分析，樣品的能量帶隙為0.62~0.75eV，比文獻(xiàn)中Ag2Se的報(bào)到值1.56eV低一些，這可能是由晶體中磁性離子Mn的摻入所導(dǎo)致的。
　　最后分別探討了溶劑熱法制備磁性離子Ni摻雜的Ag2Se固溶體與Cu摻

5、雜的CuAgSe三元化合物體系的工藝參數(shù)以及通過相應(yīng)制備工藝所得樣品的測試表征。通過相關(guān)測試手段對不同反應(yīng)條件下制備出的樣品進(jìn)行比較分析，分別確定這兩種摻雜體系的最佳工藝參數(shù)。對于一系列Ni摻雜的Ag2Se粉末體系，樣品與Mn摻雜體系類似，Ni原子是以+2價離子態(tài)形式替位摻雜于Ag2Se主晶格中，形成了固溶體，其摻雜的固溶極限為12%左右。對于Cu摻雜制備純相CuAgSe體系，初步確定其最佳摻雜原料比例在Cu:Ag=1.5微小變化范圍內(nèi)