溶膠凝膠法制備鈷摻雜二氧化鈦型稀磁半導(dǎo)體及其性能研究.pdf

1、本文概述了稀磁半導(dǎo)體的研究進展,重點介紹了TiO<,2>基稀磁半導(dǎo)體的研究現(xiàn)狀、磁有關(guān)的效應(yīng)以及稀磁半導(dǎo)體中磁性起因的認識等.在大量文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上,提出以溶膠凝膠法制備Co摻雜TiO<,2>體系的稀磁半導(dǎo)體及其磁性和磁場下光催化性能研究作為本論文的選題和主要研究內(nèi)容. 本文通過溶膠凝膠法制備出了銳鈦礦型Ti<,1-x>Co<,x>O<,2>稀磁半導(dǎo)體(DMS)粉末.在優(yōu)化樣品制備工藝的基礎(chǔ)上,對Co摻雜TiO<,2>基稀磁半導(dǎo)

2、體的晶體結(jié)構(gòu),微觀形貌,室溫磁性能及磁場下的光催化性能等進行了表征與研究.具體研究內(nèi)容及結(jié)論如下: 首先對Co摻雜TiO<,2>樣品的制備工藝進行了探索,結(jié)合結(jié)構(gòu)分析和室溫磁測量手段,找出了適于獲得具有室溫鐵磁性的Co摻雜TiO<,2>樣品的制備工藝.實驗制備出了的銳鈦礦相Ti<,1-x>Co<,x>O<,2>粉末,通過XRD檢測未檢測到雜質(zhì)相;不同Co摻雜量的樣品都有磁滯回區(qū),呈現(xiàn)出了室溫鐵磁性,且樣品在1.5T下的磁化強度隨

3、摻雜濃度的提高而提高. 通過紫外可見吸收光譜和熒光光譜研究了材料的半導(dǎo)體性能研究發(fā)現(xiàn),摻雜及表面缺陷引起的缺陷能級使得不同摻雜濃度樣品的吸收帶邊均發(fā)生紅移,Co摻雜的樣品與未摻雜的純TiO<,2>樣品相比發(fā)生藍移,說明形成了磁有序結(jié)構(gòu). 研究發(fā)現(xiàn)0.1T的磁場對于光催化結(jié)果的影響隨摻雜量的提高有起伏.外磁場使得材料內(nèi)部的自旋能級劈裂,提高了光吸收效率,進而提高了光催化效率;另一方面隨著Co摻雜量的增加,受超交換耦合作用被