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水热法合成ZnFe_2O_4晶体及其磁性的研究

作　者: 韩伟超
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 铁酸锌 微米晶粒 磁性
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文采用水热法，以3mol/LKOH作矿化剂，填充度为35%，温度为430℃，在前驱物（ZnO）中分别填加FeCl2·4H2O、SnCl2·2H2O化合物和FeCl2·4H2O、In2O3化合物。反应生成Fe掺杂的ZnO晶体和副产物ZnFe2O4。对它们各自的性质进行分析测量，发现掺杂Fe、Sn的ZnO具有完整六角片状结构，M-T曲线虽然显示磁矩随温度升高只有很小的降低，但M-H曲线结果表明总磁矩很小，只具有十分微弱的铁磁性，主要为顺磁性。伴生的副产物经过XRD测量，表明为尖晶石相ZnFe2O4，SEM显示合成的ZnFe2O4结晶良好，表面光滑，结构完整，尺度达到微米量级。SQUID磁性测量结果显示在室温下具有很强的铁磁性。M-T曲线中，125K时磁矩开始随温度升高而下降，但下降幅度较小。温度2K、磁场强度50000Oe时，磁矩达到50emu/g。分别以5mol/L、8mol/LKOH以及8mol/LNaOH作矿化剂，填充度为65%，温度为430℃，恒温反应24小时，前驱物是无磁性市售铁酸锌，水热法直接合成了微米量级尖晶石状晶体。XRD分析表明为反尖晶石ZnFe2O4结构，SEM显示结晶度良好的八面体结构，表面光滑，相比于在合成ZnO时伴生的ZnFe2O4晶体，晶体尺度明显增大，达8微米左右，其中以8mol/LNaOH为矿化剂条件下合成晶体尺度达到20微米。SQUID测量显示出在两种矿化剂条件下合成的ZnFe2O4均具有强的室温铁磁性。当矿化剂为NaOH时，合成的ZnFe2O4在300K时饱和磁矩达到93emu/g，矫顽力为75（Oe）。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-19
  1.1 引言  9-10
  1.2 稀磁半导体  10-12
    1.2.1 稀磁半导体的概念  10-11
    1.2.2 稀磁半导体的研究现状  11
    1.2.3 ZnO基稀磁半导体及其面临的问题  11-12
  1.3 ZnFe_2O_4概述  12-17
    1.3.1 ZnFe_2O_4的晶体结构  12-14
    1.3.2 ZnFe_2O_4的主要性质  14-15
    1.3.3 ZnFe_2O_4制备方法  15-16
    1.3.4 ZnFe_2O_4研究现状  16-17
  1.4 本论文内容  17-19
第2章 实验方法及材料表征  19-23
  2.1 实验方法  19
  2.2 实验设备  19-20
  2.3 材料表征  20-23
第3章 Fe掺杂ZnO制备伴生ZnFe_2O_4  23-33
  3.1 样品的制备  23
  3.2 Fe、Sn共掺杂ZnO制备伴生ZnFe_2O_4  23-28
    3.2.1 样品的XRD和SEM表征  23-25
    3.2.2 样品的含量分析  25-26
    3.2.3 掺杂ZnO样品的磁性分析  26-27
    3.2.4 伴生ZnFe_2O_4样品的磁性分析  27-28
  3.3 Fe、In共掺杂ZnO制备伴生ZnFe_2O_4  28-32
    3.3.1 样品的XRD和SEM表征  28-30
    3.3.2 样品的含量分析  30-32
    3.3.3 掺杂ZnO样品的磁性分析  32
  3.4 小结  32-33
第4章 KOH为矿化剂制备ZnFe_2O_4  33-40
  4.1 样品的制备  33
  4.2 5mol/L KOH下制备的样品表征  33-36
    4.2.1 样品的XRD和SEM表征  33-35
    4.2.2 样品的含量分析  35-36
  4.3 8mol/L KOH下制备的样品表征  36-38
    4.3.1 样品的XRD和SEM表征  36-38
    4.3.2 样品的含量分析  38
  4.4 样品的磁性分析  38-39
  4.5 小结  39-40
第5章 NaOH为矿化剂制备ZnFe_2O_4  40-45
  5.1 样品的制备  40
  5.2 样品的XRD和SEM表征  40-42
  5.3 样品的含量分析  42-43
  5.4 样品的磁性分析  43-44
  5.5 小结  44-45
第6章 结论与展望  45-46
参考文献  46-50
致谢  50-51
攻读学位期间取得的科研成果  51

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料
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