ZnO基稀磁半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和磁性研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法在ZnO半導(dǎo)體中引入磁性過(guò)渡金屬元素Co，對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)行了初步研究，試圖揭示出稀磁半導(dǎo)體中鐵磁性的起源。主要研究?jī)?nèi)容如下： 第一章介紹了稀磁半導(dǎo)體的研究概況和物理特性，簡(jiǎn)要概述了稀磁半導(dǎo)體ZnO半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)、能隙、缺陷等基本性質(zhì)，最后提出了本文的選題依據(jù)和主要工作。 第二章介紹了樣品結(jié)構(gòu)的兩個(gè)表征方法：X射線衍射(XRD)和X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)。并對(duì)磁性測(cè)量?jī)x器振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)的原理

2、做了簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 第三章簡(jiǎn)要介紹了稀磁半導(dǎo)體的制備方法。為對(duì)樣品制備工藝進(jìn)行探索，分別用自燃燒法和溶膠-凝膠法制備了Zn1-xCoxO系列樣品。X射線衍射(XRD)結(jié)果分析表明兩種方法均能制備出XRD表征的單相結(jié)構(gòu)的樣品，自燃燒法制備樣品的磁性離子溶解限遠(yuǎn)高于溶膠-凝膠法制備的樣品，但溶膠-凝膠法制備樣品的晶粒尺寸要大于自燃燒法制備的樣品。振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)磁性測(cè)量表明，自燃燒法制備樣品室溫下，不具有鐵磁性，而溶膠-凝膠法

3、制備的樣品呈現(xiàn)出室溫弱鐵磁性。最后，為研究Zn原子和Co原子的局域結(jié)構(gòu)，本文采集了溶膠-凝膠法制備的樣品的Zn: K邊和Co:K邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS)譜。 第四章對(duì)Zn1-xCoxO系列樣品的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和數(shù)據(jù)擬合。X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)和擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)分析表明：(1)所有樣品均具有長(zhǎng)程有序性；(2)隨Co離子濃度的增加，Zn原子的局域結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯的變化；(3)樣品中

4、沒(méi)有Co金屬團(tuán)簇及CoO雜相存在，但在所有摻雜樣品中均有Co3O4雜相形成，以濃度為0.05的樣品中Co3O4雜相含量最高；(4)隨著名義摻雜比的增加，實(shí)際摻入量也在增加，尤以濃度為0.07的樣品摻入量最高，達(dá)到0.062。 第五章首先分析了樣品的磁性質(zhì)。得出如下結(jié)論：(1)溶膠-凝膠法制備的所有樣品均具有室溫弱鐵磁性，樣品的居里轉(zhuǎn)變溫(Tc)度高于室溫；(2)隨實(shí)際磁性離子摻入濃度的增加，較低摻雜比的三個(gè)樣品(x=0.01、0