磁性離子摻雜硒化銀系列材料的制備工藝及性能研究.pdf

1、非化學計量比硫族銀化物材料的磁電阻值隨著磁場變化呈現(xiàn)一種良好的線性關系且在較高的磁場條件下仍未達到飽和，其磁電阻數(shù)值可與龐磁電阻材料相媲美。這種性質(zhì)對于非磁性的硫族銀化物材料而言是可貴的，且其在磁技術和信息存儲等方面有著極大的應用前景，引起研究人員的廣泛關注，進而通過實驗探索了低溫α相自摻雜硫族銀化物系列材料產(chǎn)生線性磁電阻效應（LMR）的物理原理及其應用前景。目前對于這類材料線性磁電阻物理機制的解釋，主要有以下三個觀點：Abrikoso

2、v的量子磁電阻效應、Parish和Littlewood的隨機電阻網(wǎng)絡模型理論以及Zhang等人的拓撲絕緣體的觀點。然而其背后的物理機制還并沒有一個很明確、普遍認可的理論來合理解釋它。因此對于自摻雜硫族銀化物體系還需要更多實驗及更進一步理論探索。
　　本文首先采用兩步合成法制備Mn摻雜Ag2Se體系材料以便能夠改進硒化銀材料的性能。通過一系列不同反應條件下所得粉體樣品實驗結(jié)果的對比分析，最終確定溶劑熱法制備Mn摻雜的Ag2Se體系材

3、料的最佳工藝流程——催化劑為KBH4，反應溶劑為二乙胺，保溫時間為12h，反應溫度為180℃。總結(jié)分析在二乙胺強堿性溶劑下?lián)诫s體系的化學反應機理。分析所得粉體樣品熱重測試的結(jié)果，確定固相反應中樣品最佳燒結(jié)的溫度為370℃~550℃。
　　然后我們利用相關測試手段對最佳工藝下制備一系列Mn摻雜的粉體產(chǎn)物進行微觀物理性能及光學性能分析討論。研究發(fā)現(xiàn)，樣品成分純凈，其中Mn原子是以+2價離子態(tài)形式替位摻雜于Ag2Se晶格中，形成了固溶體

4、，其固溶極限約為22％。此時Ag元素存在價態(tài)主要為Ag+，可能存在Ag單質(zhì)價態(tài)。產(chǎn)物晶體的微觀形貌中存在納米顆粒與微量納米線兩種生長形貌，且部分納米顆粒團簇聚集生長為類層狀的大塊晶粒。利用紫外可見分光光度計對樣品吸收光譜進行分析，樣品的能量帶隙為0.62~0.75eV，比文獻中Ag2Se的報到值1.56eV低一些，這可能是由晶體中磁性離子Mn的摻入所導致的。
　　最后分別探討了溶劑熱法制備磁性離子Ni摻雜的Ag2Se固溶體與Cu摻

5、雜的CuAgSe三元化合物體系的工藝參數(shù)以及通過相應制備工藝所得樣品的測試表征。通過相關測試手段對不同反應條件下制備出的樣品進行比較分析，分別確定這兩種摻雜體系的最佳工藝參數(shù)。對于一系列Ni摻雜的Ag2Se粉末體系，樣品與Mn摻雜體系類似，Ni原子是以+2價離子態(tài)形式替位摻雜于Ag2Se主晶格中，形成了固溶體，其摻雜的固溶極限為12%左右。對于Cu摻雜制備純相CuAgSe體系，初步確定其最佳摻雜原料比例在Cu:Ag=1.5微小變化范圍內(nèi)