Cu摻雜TiO2粉末的結(jié)構(gòu)和磁性.pdf

1、最近幾年,特別是具有室溫鐵磁性的稀磁半導(dǎo)體材料,由于它們?cè)谧孕娮訉W(xué)器件方面具有潛在的應(yīng)用前景,引起人們的廣泛關(guān)注。寬帶隙TiO2基稀磁半導(dǎo)體材料是否具有室溫鐵磁性成為目前最受關(guān)注的研究課題之一。本論文采用溶膠-凝膠的方法制備了銳鈦礦相和金紅石相Cu摻雜TiO2納米粉末,系統(tǒng)地研究了它們的結(jié)構(gòu)和磁性。
　　 在空氣中將干凝膠在450℃和800℃下燒結(jié)2h,分別得到銳鈦礦相和金紅石相TiO2粉末。對(duì)結(jié)構(gòu)分析表明,在Cu摻雜TiO2

2、粉末體系中,Cu的摻雜有利于銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變；燒結(jié)溫度越高越容易析出CuO。通過(guò)XPS分析表明,粉末樣品中的Ti離子都以正四價(jià)存在,替代了Ti離子的Cu離子都以正一價(jià)存在。
　　 對(duì)銳鈦礦相樣品能帶結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),在未摻雜的樣品中,由于氧空位的存在,在導(dǎo)帶底形成了淺施主雜質(zhì)能級(jí)；在Ca摻雜樣品中,不僅由氧空位形成了淺施主雜質(zhì)能級(jí),還由于Cu3d軌道與O2p軌道雜化,在價(jià)帶項(xiàng)形成了雜質(zhì)能帶。
　　 銳鈦礦相和金紅石相樣

3、品的磁性能相似,均具有室溫鐵磁性,并且隨Cu離子摻雜濃度的增加,飽和磁化強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱。但是與銳鈦礦相相比,由于Cu離子實(shí)際摻雜濃度和比表面積較小,所以導(dǎo)致金紅石相的飽和磁化強(qiáng)度較弱。
　　 通過(guò)將銳鈦礦相樣品在不同條件下處理來(lái)討論鐵磁性來(lái)源問(wèn)題。先將銳鈦礦相樣品在不同氣氛下退火處理,發(fā)現(xiàn)在缺氧的氣氛下退火處理,樣品的鐵磁性增強(qiáng),而在富氧的氣氛下退火處理則鐵磁性減弱。將銳鈦礦相樣品在不同壓強(qiáng)下壓制成塊,發(fā)現(xiàn)隨壓強(qiáng)增強(qiáng)或摻雜濃度