fe掺杂in_2o_3稀磁半导体薄膜及纳米点阵列的制备与研究

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1、分类号：巧级Ｓ无ＵＤＣ：单位代码，１０１１８戀山西师范大学妍究生硕±学位论文Ｆｅ挨杂虹：〇３稀磁半导化巧腹及纳乂点陈列的制备与研究巧丹？巧导教师详小紅教授山西师范大学化学与材料科学学晚审巧举位級剔理學巧壬专业名務化举论文提交日期２０１６年４月１０９论文答辩日期２０１６年５月２１目学化巧予单位山西师范大学举份．巧予日期２０１６年７月１日答辩晏员会主席许小紅教授评翩人于峰刺教授王显化辆教化２０１６年５月Ｍ曰独创声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导

2、师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，学位论文的知识产权属于山西师范大学。除了文中特别加Ｗ标注的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山西师范大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。。本声明的法律后果将完全由本人承担－作者签名；签字日期：乂学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解山西师范大学有关保留、使用学位论文的规，定，有权保留并向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权山西师范大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关

3、数据库进行网络出版，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密盾适用本授权书）。作者签名：巧签字日期：＞／《，ｒｆ可导师签字：本Ｖ签字日期八／备，ｒ、＞Ｔ寺中文摘要论文题目：Fe掺杂In2O3稀磁半导体薄膜及纳米点阵列的制备与研究专业：化学硕士生：陈丹签名：指导教师：许小红签名：摘要集电子的电荷和自旋属性于一体的稀磁半导体材料，同时具有半导体和磁学性质，表现出很多优良的磁、磁电、磁光性能，使其在自旋电子学领域中受到人们的广泛关注。自从2000年Dietl等人从理论上首次预测了Mn掺

4、杂ZnO稀磁半导体的室温铁磁性，人们就开始对氧化物稀磁半导体展开了大量的研究工作，其中Fe掺杂In2O3稀磁半导体的研究备受人们的关注，主要原因是Fe在In2O3主体中的固溶度高，可以有效避免产生铁以及铁的氧化物团簇。目前，人们已经采用不同的方法如脉冲激光沉积、溶胶凝胶、固相反应等，制备出了具有室温铁磁性的Fe掺杂In2O3稀磁半导体薄膜及粉末，但是有关制备和研究Fe掺杂In2O3纳米点阵列却并没有报道。我们把目光转向生长和研究具有低维结构的纳米点阵列，这种阵列由于其独特的小尺寸和大的比表面积会对其磁性产生一定的影响。因此，在本论文

5、中主要研究Fe掺杂In2O3稀磁半导体薄膜以及高度有序的纳米点阵列样品的制备、结构及其性质等。（1）采用脉冲激光沉积方法制备了厚度小于40nm的(In0.95Fe0.05)2O3薄膜，薄膜均为In2O3立方方铁锰矿结构，并以（222）为择优取向。薄膜中Fe已经替代In2O3主体中In的位置而进入主体晶格中，以+2价离子和+3价离子共存的形式存在。(In0.95Fe0.05)2O3薄膜均呈现出室温铁磁性，居里温度高于300K，其铁磁性基本上和厚度无关，排除了磁性来源于界面效应的可能性。（2）利用超薄阳极氧化铝模板（PAA），采用脉冲激

6、光沉积的方法制备了不同大小和形状的(In0.95Fe0.05)2O3纳米点阵列。X射线衍射表明(In0.95Fe0.05)2O3纳米点阵列的结构与薄膜相同，都是In2O3立方方铁锰矿结构，并且都以（222）择优取向，排除了金属铁以及有关铁的氧化物的存在。(In0.95Fe0.05)2O3纳米点阵列表现出明显的室温铁磁性，其饱和磁化强度大于相同条件下制备的(In0.95Fe0.05)2O3薄膜，并且随着(In0.95Fe0.05)2O3纳米点阵列的尺寸逐渐减小，其饱和磁化强度逐渐增强。这可能是由1山西师范大学学位论文于纳米点的相对较大

7、的比表面积，使得其表面存在较多的以不饱和键的形式存在的缺陷，而且随着纳米点尺寸的减小其比表面积越大。还可能由于其独特的小尺寸产生量子限域效应的作用。此外，我们可以通过调控(In0.95Fe0.05)2O3纳米点的尺寸来调节其光学带隙，而薄膜样品却很难对其光学带隙进行很好的调控。随着(In0.95Fe0.05)2O3纳米点的尺寸的减小，其光学带隙相应逐渐增大。总之，我们研究了不同尺寸的Fe掺杂In2O3高度有序的稀磁半导体纳米点阵列以及薄膜样品的制备、结构及其性质。发现了可以通过控制(In0.95Fe0.05)2O3纳米点的大小，来调

8、控其磁性和光学带隙。并且(In0.95Fe0.05)2O3纳米点阵列大的饱和磁化强度将在未来自旋存储、逻辑功能器件中发挥重要作用。【关键词】Fe掺杂In2O3纳米点阵列，超薄阳极氧化铝模板，铁磁性【论文类型】基础2英文摘要Title: