Co摻雜CexHf1-xO2可調(diào)諧磁光材料研究.pdf

1、磁光氧化物材料如釔鐵石榴石（Y3Fe5O12，YIG）由于其室溫鐵磁性和強磁光效應(yīng)而廣泛應(yīng)用于非互易光學(xué)器件中，但主要應(yīng)用在1μm以上的波長。大多數(shù)磁光氧化物的電偶極子躍遷能級位于紫外到可見光波段，這使得這類材料的磁光光譜難以調(diào)節(jié)，限制了這些材料應(yīng)用的波長范圍。另一方面，過渡金屬離子摻雜稀磁絕緣體材料是一種重要的室溫鐵磁性和磁光材料，其磁光效應(yīng)與材料能帶特征的關(guān)系尚不清楚，系統(tǒng)的材料制備和表征工作尚未展開。若能基于過渡金屬離子摻雜稀磁絕

2、緣體材料，發(fā)展磁光性能可調(diào)諧的磁光薄膜材料，將擴展現(xiàn)有磁光材料的應(yīng)用波長范圍，為可見光、近紫外集成非互易光學(xué)器件提供新材料。
　　針對上述問題，本文基于Co摻雜CexHf1-xO2磁光薄膜開展研究，制備了一種室溫鐵磁性、磁光光譜可隨材料帶隙寬度調(diào)控的新型磁光薄膜材料，通過調(diào)節(jié)材料帶隙，獲得了在可見光波段較高的磁光優(yōu)值。
　　第二章對實驗及計算方法進行了介紹。實驗方法包括靶材的制備、薄膜的制備工藝以及樣品的表征分析方法；計算方

3、法為基于密度泛函理論的第一性原理計算，主要用于材料結(jié)構(gòu)、磁性和磁光性能的機理研究。
　　第三章介紹Co摻雜CexHf1-xO2薄膜材料的實驗結(jié)果。采用脈沖激光沉積（Pulse laser deposition，PLD），在石英基片上制備了CexHf0.95-xCo0.05O2-δ薄膜。通過把Co摻雜的比例作為定量5at.％，研究Ce和Hf的比例對該樣品的帶隙、磁性和磁光性能的影響。通過X射線衍射、振動樣品磁強計、紫外可見分光光度計

4、、法拉第旋光測試平臺等對材料的晶體結(jié)構(gòu)、磁性、光學(xué)性質(zhì)和磁光性質(zhì)表征。實驗證明所制備的薄膜結(jié)晶質(zhì)量良好，均呈現(xiàn)室溫鐵磁性，薄膜的光學(xué)帶隙隨著Ce含量從0.95到0的減少而從3.5eV增加到5.5eV，薄膜材料磁光光譜隨著光學(xué)帶隙的增加呈現(xiàn)藍移，獲得了一種磁光光譜可隨帶隙寬度調(diào)諧的新型磁光材料。
　　最后，在第四章中介紹Co摻雜CexHf1-xO2材料磁性和磁光性能來源的機理分析。采用第一性原理計算方法，計算了Co摻雜CexHf1-