退火温度对fe掺杂tio2薄膜结构和磁性的影响

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1、退火温度对Fe掺杂1^02薄膜结构和磁性的影响韦纪武吉林师范大学物理学院2008级1班0808112指导教师：刘立华(副教授)摘要：以钦酸丁S旨、九水硝酸铁等为原料，采用溶胶凝胶法合成Ti^Fe^C^胶体，然后用旋涂法制备了Ti0.98FeM2O2薄膜，并在不M溫度下对薄膜样见进行了返火处理。采用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁场计(VSM)研究丫不同退火温度对Tio.9sFeo.02O2薄膜样品结构和磁性的影响。结果表明，经45(TC、500°C、550°C和60CTC退火处理的样品均为锐钛矿结构。

2、所有样品均具有室温铁磁性，丼且随着退火温度的升岛，样品的饱和磁化强度减小。关键词：溶胶凝胶；稀磁半导体；Fe掺杂；TiO2InfluenceofannealingtemperatureonthestructureandmagneticpropertiesofFedopedTiO2thinfilmsWeiJiwu，JilinNormalUniversity,CollegeofPhysics,Class1Grade2008,0808112Instructor:LiuLihua(AssociateProfes

3、sor)Abstract:ThegelofTio.9sFeo.02O2wassynthesizedfromTetra-n-butylTitanateandferricnitrate，etc.bysol-gelmethod.ThentheTi0.9sFe0.02O2filmswerepreparedbyspin-coatingmethodfollowedbyannealingatdifferenttemperatures.Thecrystalstructureandthemagneticpropertie

4、softhesampleswereanalyzedbyX-raydiffraction(XRD)patternsandvibratingsamplemagnetometer(VSM).TheresultsindicatethatthecrystalstructureofTi0.98Fe0.02O2filmsannealedat450°C，500°C,550°Cand600°Cisanatase.Allthesamplesexhibitedferromagnetismatroomtemperature.W

5、iththeincreaseofannealingtemperaturethesaturationmagnetizationofthefilmsdecreases.Keywords:Sol-gel;Dilutedmagneticsemiconductor;Fe—doped;TiO〕1引言现代信息行业主要利用半导体材料中的电荷运动来处理信息和利用磁性材料屮的磁矩来存储信息，如果将电荷运动和自旋极化这两种特性综合起来利用，就会带來信息产业的革命性进步，a旋电子学正是研究这一问题的新兴学科分支。自旋电子学中，

6、把磁性过渡族金属离子或稀土金属离子部分替代半导体中的非磁性阳离子之后所形成的一类半导体材料称作稀磁半导体(DMS)。稀磁半导体是制作高效、低功耗的自旋电子学器件的重要材料之一。前期对稀磁半导体的研究主耍集屮在II一VI族和111-V族半导体材料的磁性掺杂方而。但这类材料屮仅宥ZnO、GaN可以出现室温铁磁性，其它材料的居里温度均小于200K，从而限制了这些材料在室温下的应用。自2001年曰木学奔Matsumoto等在Co:TiCb体系屮发现室温铁磁性以来，世界各国广泛开展了Ti02基稀磁半导体的研究工作

7、，尝试了多种制备方法和表征手段，以期对该类新型材料进行全面的研究。目前，对于Co:TiO2稀磁半导体，无论从制备方法上还是从性质研究上来讲，人们都作了大量的研究工作，该方面的研究F1趋成熟。但对于Fe:TiO2体系的研究还比较少，可以查阅的文献也很少。为了使人们对Fe:TiO2体系有更全面地了解，木文对Fe:TiO2稀磁半导体的制备方法和磁性起源进行了阐述，以期对该体系的研究现状有较为全面的认识。2实验2.1溶胶凝胶法原理溶胶一凝胶法最主要的物理化学过程就是由金属醇盐的醇溶液向溶胶和凝胶转变所发生的水解

8、和缩聚反应。在醇盐一乙醇一水体系中所发生的反应过程是非常复杂的。通常以金屈有机醇盐为原料，通过水解与缩聚反应而制得溶胶，丼进一步缩聚而得到凝胶。在制备过程中，Ti醇盐(Ti(OR)4)发生如卜*的水解缩聚反应：水解：Ti(OR)4+nH2O4Ti(OR)4.n(OH)n+nHOR失水缩聚：=Ti-OH-t-HO-Ti=^=Ti-O-Ti=+H2O失醇缩聚：=Ti-OR+HO-Ti=^=Ti-O-Ti=+ROHTi醇盐Ti(OR)4和水发生水