Co，Cu摻雜ZnO稀磁半導體粉末的結構及磁性研究.pdf

1、稀磁半導體(DMSs)材料一般是指在化合物半導體中，由具有磁性的過渡金屬離子部分地替代非磁性陽離子所形成的一類新型半導體材料。這種材料能同時利用電子的電荷和自旋兩種屬性，具有優(yōu)異的磁性、磁光性能、磁電性能。在高密度非易失性存儲器，半導體集成電路，量子計算機等眾多領域有著廣闊的應用前景。最近，Dietl等人根據(jù)平均場理論預言ZnO基稀磁半導體材料具有鐵磁性且居里溫度可達到室溫以上，而且ZnO作為母體材料在應用方面也有很多優(yōu)點。因此，ZnO

2、基稀磁半導體成為了研究的熱點。
　　 本論文采用一種濕化學法(溶膠-凝膠法)制備了Cu摻ZnO、Co摻ZnO和CoCu共摻ZnO三個系列的樣品，分別采用X射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)和振動樣品磁強(VSM)等測試手段對樣品的結構和磁性進行了表征。通過研究發(fā)現(xiàn)，在所有粉末樣品中Cu的摻雜濃度比較低，一般低于4％，而Co的摻雜濃度相對較高，一般可達到10％。XRD結果顯示所有的樣品都沒有雜相

3、，是纖鋅礦結構，這與TEM給出的結果是相一致的。由于樣品熱處理時溫度較高，形成的顆粒尺寸較大，但是這并沒有影響樣品的結構。XPS結果顯示樣品中Cu和Co都是以+2價的形式存在的，因此，它們可以提供一個凈磁矩，同時證明了樣品中不存在Cu團簇和Co團簇雜相。在確定沒有鐵磁雜相的情況下，進行了磁性測量。磁性測量結果表明Cu摻雜的樣品都具有一定的鐵磁性，而且在低溫時樣品呈現(xiàn)順磁性。在Ar氣中600℃退火2h后，樣品的磁性變得比退火前更加顯著，因