硒化銀材料的磁性離子摻雜改性及磁性研究.pdf

1、銀硫族兩相化合物Ag2Se和Ag2Te是多功能的材料，其中高溫α相為超快離子導(dǎo)體，低溫β相是窄帶隙非磁性的半導(dǎo)體和重要的熱致色變材料。常規(guī)下，低溫相Ag2Se和 Ag2Te磁電阻(MR)效應(yīng)很微弱，然而，只要稍微改變一下兩元素的化學(xué)計(jì)量比，Ag2+δSe及Ag2+δTe（δ是過(guò)量或者不足的銀的量）表現(xiàn)出顯著的正線(xiàn)性磁電阻（MR）效應(yīng)，且線(xiàn)性磁電阻效應(yīng)在近百特斯拉脈沖磁場(chǎng)下未達(dá)到飽和。對(duì)于此種現(xiàn)象，Abrikosov在基于金屬銀團(tuán)簇引起的

2、窄帶隙線(xiàn)性能譜的假設(shè)基礎(chǔ)上，提出了量子磁電阻效應(yīng)。Parish等人則認(rèn)為，過(guò)量的金屬離子Ag改變了載流子遷移率的空間分布，當(dāng)載流子平均遷移率為0時(shí)，材料呈現(xiàn)異常的MR效應(yīng)。Zhang等人利用第一性原理，從理論上推測(cè)出銀硫族化合物可能是一種拓?fù)浣^緣體，其正線(xiàn)性 MR效應(yīng)可能來(lái)自于高度各向異性表面態(tài)。
　　由于之前本課題組余等人通過(guò)溶劑熱（乙二胺或者二乙胺）法制備出了磁性離子Co摻雜Ag2Se納米顆粒，以及Ni摻雜Ag2Se，并且這兩

3、系列摻雜材料都表現(xiàn)出較為理想的鐵磁性，本文主要繼續(xù)本課題組的工作，希望通過(guò)簡(jiǎn)單安全的水熱法制備磁性離子Fe、Ni、Co摻雜的Ag2Se并研究其磁性。
　　在本文的研究中，我們首次通過(guò)簡(jiǎn)單可行的水熱法合成Co摻雜Ag2Se納米棒和Ni摻雜Ag2Se納米顆粒體系。通過(guò)調(diào)節(jié)NaOH的濃度來(lái)控制納米棒和納米顆粒的大??；通過(guò)改變Ag與CoCl2·6H2O（NiCl2·6H2O）的比例來(lái)調(diào)節(jié)Ag2Se晶格中Co（Ni）的摻入量。最終確定最佳實(shí)

4、驗(yàn)方案，即，NaOH濃度為0.9mol/l和1.0mol/l，Ag與Co（Ni）的比例為9:1和8:2時(shí)，制備出的樣品最好。
　　對(duì)所得系列樣品進(jìn)行一些列的性能表征，包括XRD、XRF、SEM、XPS、UV-Vis和TG-DTA等。UV-Vis測(cè)試揭示Co摻雜Ag2Se材料是窄帶隙半導(dǎo)體。對(duì)晶相最純的樣品進(jìn)行成分分析以及在500 Oe磁場(chǎng)下測(cè)量其零場(chǎng)冷卻（ZFC）和場(chǎng)冷卻（FC）磁化強(qiáng)度與溫度的關(guān)系。在Co摻雜Ag2Se納米棒系列

5、中，純相樣品的Co摻雜固溶極限高達(dá)26.62％。XPS結(jié)果表明，Co元素主要以Co2+離子形態(tài)替位摻雜于Ag2Se主晶格中。用0.8M NaOH（NaOH濃度為0.8mol/l）制備出的Co摻雜Ag2Se納米棒，在2.92K時(shí)樣品的磁化強(qiáng)度高達(dá)0.01594μB·Co-1。并且隨著NaOH濃度的增加，磁化強(qiáng)度逐漸減小。隨著溫度的降低，所有的樣品都經(jīng)歷了磁性相變。水熱法制備的Ni摻雜Ag2Se都是納米顆粒,但是樣品中含有少量NiSe2以及