CuO是一種性能優(yōu)異的多功能材料,在太陽能電池、電容器、傳感器和光催化等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。目前大量的科學(xué)探究還主要局限在CuO納米材料的光電性質(zhì)方面,有關(guān)其磁學(xué)性質(zhì)的研究非常匱乏,也限制了材料的多功能化。因此,人們相繼提出了摻雜改性和復(fù)合改性的方法,希望通過調(diào)整CuO基材料的電子能帶結(jié)構(gòu)從而改善其物理性能。針對這一研究現(xiàn)狀,本論文主要從實驗方面證實CuO體系引入自旋性質(zhì)的可行性,并對磁性起源進(jìn)行解釋,主要包括如下三方面工作:（1）采用水熱反應(yīng)法,制備Cr摻雜的CuO納米材料。SEM結(jié)果表明隨Cr摻雜濃度增大,樣品形貌逐漸由片狀變?yōu)榘魻�。吸收光譜表明Cr摻雜后產(chǎn)生中間缺陷帶導(dǎo)致帶隙值減小。PL和拉曼結(jié)果證明樣品中存在結(jié)構(gòu)缺陷,Cr摻雜或熱處理后氧空位減少而銅空位增多。首次在Cr摻雜CuO體系中發(fā)現(xiàn)室溫鐵磁性,磁性源于銅空位,這些空位可以引入磁矩并調(diào)控鉻和銅自旋的鐵磁有序。（2）以尿素作為堿沉淀劑,制備CuO/ZnO片狀納米復(fù)合物。SEM和TEM分析表明納米片是由納米顆粒連接而成的,平均顆粒尺寸約20 nm。隨著CuO比例增大樣品結(jié)構(gòu)有明顯坍塌,小片狀增多。磁性測量結(jié)果表明在抗磁性的ZnO... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種5%Mn摻雜p型半導(dǎo)體材料的居里溫度計算值

：磁性元素進(jìn)入晶體晶格內(nèi)部后，會與其周圍的導(dǎo)帶電子進(jìn)行交換耦合，這一作用使導(dǎo)帶電子發(fā)生自旋極化，隨著發(fā)生交換作用的兩個磁性離子之間距離不斷增大，電子的極化程度以振蕩方式不斷衰減，如圖1-2所示，圖中橫坐標(biāo)t表示費(fèi)米波矢與局域磁矩間距的比值，縱坐標(biāo)j與t滿足如下方程：(1-1)正是圖示所示的振蕩導(dǎo)致相鄰的磁性元素之間發(fā)生 RKKY 交換作用。由于兩相鄰磁性離子狀態(tài)不同，這種交換作用使得兩個離子自旋在不同的排列方式下表現(xiàn)出不同的磁學(xué)行為（包括鐵磁態(tài)和反鐵磁態(tài)）。圖 1-2 導(dǎo)帶中的電子自旋極化程度與磁性離子之間距離的關(guān)系示意圖（2）超交換模型和雙交換模型超交換作用，該模型最早是由 Kramers[15]在對鐵氧體材料內(nèi)發(fā)生的反鐵磁性自發(fā)極化現(xiàn)象進(jìn)行原因追蹤的時候提出并由 Anderson[16]等人做了適當(dāng)完善之后而共同建立的。超交換作用的實質(zhì)是通過原來沒有磁性的陰離子的極化，把體系內(nèi)兩個不相鄰的但是本身具有價態(tài)穩(wěn)定不變特性的磁性離子緊密聯(lián)系在一起，使體系對外呈現(xiàn)磁耦合狀態(tài)的一個物理過程。雙交換作用，該模型最早應(yīng)該是由Zener[17]提出來的。雙交換作用的實質(zhì)同超交換作用一樣也牽涉到了載流子的躍遷

和Cu2+的離子半徑分別為1.40 和0.72 。圖1-3為單斜CuO的晶體結(jié)構(gòu)簡圖（圖中較大的灰色球體表示銅原子，較小的黑色球體表示氧原子）。CuO 作為一種 p 型直接帶隙(1.2-2.1 eV)氧化物半導(dǎo)體，具有低成本、無毒、易制備、高容量(670 mAh·g 1)等優(yōu)勢，在太陽能電池、電容器、傳感器、磁性存儲和場發(fā)射器件等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，吸引了大量研究者的興趣。CuO 本身為反鐵磁材料中，尼爾溫度為 230 K，因此在室溫下表現(xiàn)為順磁性。在 CuO 材料中引入室溫鐵磁性，以擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍，有利于實現(xiàn)集磁、光、電、氣于一體的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]水熱法合成無機(jī)半導(dǎo)體納米材料及其摻雜稀土發(fā)光納米材料[D]. 陶萍芳.廣西師范大學(xué) 2008



本文編號：3415921