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多元金属离子共掺杂对氧化锌晶体磁性的影响

作　者: 姚金宝
导　师: 韦志仁
学　校: 河北大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 水热法 掺杂 过渡族金属 磁性 磁选
分类号: O482.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 31次
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内容摘要


本文采用水热法对ZnO晶体进行了过渡族金属掺杂。在Zn(OH)2前驱物中加入一定量的金属盐类,在较高的矿化剂条件下,恒温430℃,反应24小时,合成了金属离子共掺杂的ZnO晶体。Mn掺杂ZnO晶体呈六棱柱状,为完整的ZnO的晶体形貌。采用SQUID进行磁性测量,发现Mn单掺杂和Mn与其他金属离子共掺杂的ZnO晶体具有反铁磁性。利用X光能谱测量了晶体中掺杂金属离子的含量,发现测得的Mn含量随掺杂浓度的增加而增大。Co、Fe掺杂ZnO晶体呈明显的六棱柱状。前驱物添加Sn,In,Ca等金属氯化物后,ZnO晶体的极性生长速度减慢,合成的晶体大面积显露正负极面,呈六角片状。磁性测量发现,Co掺杂ZnO晶体具有顺磁和微弱的铁磁性。Fe掺杂及共掺杂Cu、Sn、In的ZnO晶体体系出现奇异的磁性曲线,主要表现弱的铁磁性,共掺杂金属元素Cu对磁性影响较大,使磁性随温度下降趋势减缓。分别对Co和Fe掺杂的ZnO晶体进行了磁选分离,样品被分为无磁样品,弱磁样品和强磁样品,分离后各样品的颜色和形貌有一定的差异。经过XRD分析,Co掺杂ZnO晶体强磁性样品的磁性来源于Co单质；Fe掺杂ZnO晶体强磁性样品的磁性来源于Fe3O4尖晶石。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 稀磁半导体  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 磁性材料分类  9-10
  1.3 稀磁半导体的定义  10-11
  1.4 稀磁半导体的性质  11-12
    1.4.1 光吸收特性  11
    1.4.2 巨法拉第旋转  11
    1.4.3 巨负磁阻效应  11-12
    1.4.4 绝缘体-金属转变  12
    1.4.5 霍尔效应  12
    1.4.6 巨塞曼效应  12
  1.5 稀磁半导体的应用  12-15
第2章 稀磁半导体的研究进展  15-19
  2.1 稀磁半导体的研究历史  15
  2.2 ZnO稀磁半导体的研究进展  15-19
第3章 实验方法  19-22
  3.1 水热法  19
  3.2 水热法制备工艺的特点  19-20
  3.3 实验设备  20
  3.4 材料性能表征  20-22
第4章 Mn掺杂的ZnO晶体  22-26
  4.1 实验  22
  4.2 Mn掺杂的ZnO晶体  22-26
    4.2.1 晶体形貌  22-24
    4.2.2 掺杂晶体中的Mn磁性和含量  24-25
    4.2.3 小结  25-26
第5章 Co掺杂和Fe掺杂的ZnO晶体  26-36
  5.1 Co掺杂的ZnO晶体  26-30
    5.1.1 晶体形貌  26-27
    5.1.2 掺杂晶体中的Co的磁性和含量  27-29
    5.1.3 小结  29-30
  5.2 Fe掺杂的ZnO晶体  30-36
    5.2.1 晶体形貌  30-31
    5.2.2 晶体的磁性和含量  31-35
    5.2.3 小结  35-36
第6章 合成样品的杂质相分析及磁性  36-44
  6.1 水热法合成Zn_(1-x)Co_xO晶体中磁性杂质分析  36-39
    6.1.1 水热合成产物中强磁性成分分析  38-39
  6.2 Fe掺杂晶体的磁选分离  39-42
    6.2.1 分离出样品的形貌  39-42
    6.2.2 水热合成产物中强磁性成分分析  42
  6.3 过渡族金属离子掺杂ZnO存在的问题和展望  42-44
第7章 结论  44-45
参考文献  45-49
硕士研究生在读期间发表论文  49-50
致谢  50

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 固体性质 > 磁学性质
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