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ZnO稀磁半导体的制备及表征

作　者: 孙立涛
导　师: 宫杰
学　校: 长春理工大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 稀磁半导体 Mn掺杂ZnO Fe掺杂ZnO 光学性质铁磁性
分类号: O472
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

稀磁半导体材料是自旋电子学领域一个重要分支,由于具有巨负磁阻效应、磁光效应等新颖特性而受到人们的广泛关注。ZnO作为一种重要的宽带隙半导体材料,激子束缚能高达60 meV,具有优良的光学性质。因此,对于ZnO基稀磁半导体材料研究在磁性半导体领域广泛开展起来。本论文利用溶胶—凝胶方法制备了Mn掺杂的ZnO纳米材料和Fe掺杂的ZnO纳米材料,并对其结构、光学和磁学性质进行了的研究。研究表明,Mn掺杂后材料的光学质量有所提高,并具有室温以上铁磁性。Fe掺杂后材料的光学质量有所降低且没有发现铁磁性。具体工作如下:(1)采用溶胶—凝胶方法制备Mn掺杂的ZnO纳米材料,讨论了掺杂浓度和退火温度对样品的结构、光学和磁学性质的影响。研究发现随着Mn化学剂量的增加,样品的晶格常数增大,这表明Mn已经进入了ZnO晶格。适量的Mn掺杂可以使样品的禁带宽度增大,紫外发光发生蓝移。对其磁性研究发现了铁磁性,且磁性来源于Mn掺杂的ZnO纳米材料。(2)采用溶胶—凝胶方法制备Fe掺杂的ZnO纳米粒子,并研究了其光学、磁学特性。掺杂后的样品室温下深能级发射增强,这表明掺杂后的样品的光学性质变差。没有观察到铁磁性,这是由于有效的掺杂浓度不足导致的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章引言  7-19
  1.1 电子自旋的概念  7
  1.2 磁学基本性质  7-8
  1.3 稀磁半导体的研究进展  8-12
  1.4 ZNO基稀磁半导体  12-17
  1.5 论文选题依据和主要研究内容  17-19
第二章实验方法和样品的分析表征手段  19-30
  2.1 实验方法  19-23
  2.2 样品的分析和表征手段  23-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章 ZNO薄膜及MN掺杂的ZNO薄膜的结构、光学和磁学性质研究  30-38
  3.1 样品制备  30-32
  3.2 ZNO薄膜结构及光学性质分析  32-34
  3.3 MN掺杂ZNO纳米薄膜结构及光学、磁学性质分析  34-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 FE掺杂的ZNO纳米材料的结构、光学和磁学性质研究  38-44
  4.1 掺杂浓度对结构和光致发光的影响  38-43
  4.2 本章小结  43-44
第五章结论与展望  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-48

ZnO稀磁半导体的制备及表征

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