mn掺杂zno稀磁半导体纳米晶的制备与表征

《mn掺杂zno稀磁半导体纳米晶的制备与表征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要稀磁半导体指(DilutedMagneticSemiconductor-DMS)南磁性过渡金属离了和稀土金属离子部分替代非磁性阳离子后形成的一类半导体材料。它具有优异的磁、磁光、磁电性能，使其在高密度非易失性存储器、磁感应器、光隔离器、半导体集成电路、半导体激光器和自旋量子计算机等领域有广泛的应用前景，已经成为当今材料研究领域中的热点。本文分别采用水浴法和水热法合成了Mn掺杂的ZnO稀磁半导体纳米颗粒，并研究了不同实验参数对样品性能的影响。研究中我们发现，不同实验参数对于所制各样品的形貌，饱和磁化强度和磁性产生机制有很人的影响。实验结果表明，水浴法制得的制备态样品在室温下呈现出较弱的铁

2、磁性，通过分析我们推测这种室温铁磁性可能来源于样品的本征铁磁性。我们利用x射线衍射仪(XRD)，透射电子显微镜(TEM)，电子能量损失谱(EELS)，X射线光电子能谱仪(XPS)和振动样品磁强计(VSM)分析了水热法制得的样品的结构和磁性。磁性测量显示，所制备的Znl．xMnxO纳米颗粒在室温下为弱铁磁性。900"C在空气中退火2h后，铁磁性明显提高，且饱和磁化强度和矫顽力分别为0．25emu／g幂I2000e。进一步分析可知，样品在高温下发生了相分离的过程。在这个过程中，大多数的粒子仍然保留了ZnO的纤锌矿结构，只有少最的粒子转化成尖晶石结构。而退火后样品的铁磁性同牛成的第--桂IZnx

3、Mn3-x04有关。综上所述，以乙酸锌、乙酸锰为前驱物，以四甲基氢氧化铵为沉淀剂，通过在水溶液中的反应，分别采用水浴和水热的方法，均能制备出具有室温铁磁性的Mn掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗粒。当对水热法制得的这种稀磁半导体进行退火处理时，会使其磁性发生增强，磁性的增强可能同第二相的存在有关。关键词：稀磁半导体(DMSs)；水热；退火；磁性AbstractDilutedmagneticsemiconductorisamaterialinwhichthenonmagnetichostionsarepartiallysubstitutedbytransitionmetals．Itisoneofth

4、efrontiertopicsincondensedmatterphysicsduetoitsexcellentcharacteristicsandpotentialapplicationinspin—valvetransistors，nonvolatilememory，newgenerationofquantumcomputerandSOon．Inthisthesis，wehavesynthesizedMn-dopedZnODMSsnanoparticlesbytwodifferentwaysandresearchedfactorswhichaffectthecharacteristic

5、sofsamples．Testingresultsindicatedthatdifferentexperimentfactorshavebiginfluenceinthemorphology,magnetizationandmechanismaccordinglyofpreparedsamples．Theas-preparedsamplesacquiredbychemicalbathdepositionmethodexhibitroomtemperatureferromagnetism，andweguessthatthemagnetismoriginfromMndopedZnOrather

6、thanimpurities．ThestructuresandmagneticpropertiesofthesamplepreparedbyhydrothermalmethodwerecharacterizedbyX—raydiffraction，transmissionelectronmicroscopy,electronenergylossspectroscopy，X-rayphotoelectronspectroscopyandVibratingSampleMagnetometer．MagneticpropertiesmeasurementrevealedthattheZnl．xMn

7、x0nanoparticlesexhibitedweakferromagnetismatroomtemperature．Afterannealingthesampleat900"Cfor2hinair,theferromagnetismincreasedobviously,andthesaturationmagnetizationandcoercivitywere0．25emu／gand2000eseparately．D