本文關(guān)鍵詞：Ni摻雜ZnO基稀磁半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和磁性研究

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【摘要】：最近幾年ZnO基稀磁半導(dǎo)體由于具有較寬的能帶和較大的激子束縛能得到了廣泛的關(guān)注,過渡金屬摻雜ZnO基稀磁半導(dǎo)體的制備和性能研究對于電子自旋器件意義重大。本文利用共沉淀法制備出純ZnO基稀磁半導(dǎo)體、金屬Ni摻雜ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料,并采用X射線衍射儀、掃描電鏡、X射線光電子能譜、磁性測量系統(tǒng)等表征方法研究樣品的結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性能。本文分為三部分內(nèi)容:首先介紹了稀磁半導(dǎo)體的背景及稀磁半導(dǎo)體和ZnO基稀磁半導(dǎo)體的研究進展,并介紹了稀磁半導(dǎo)體的磁學(xué)研究方法。隨后介紹了利用共沉淀法經(jīng)在空氣氣氛中熱處理制備純ZnO稀磁半導(dǎo)體、Zn1-xNix O稀磁半導(dǎo)體,當(dāng)摻雜含量小于5%時樣品單相均一,經(jīng)表征發(fā)現(xiàn)在均相樣品中Ni以Ni2+均勻摻雜進入ZnO晶格并代替Zn的位置。所有樣品在室溫下均具有鐵磁性,隨著金屬Ni摻雜含量的增加飽和磁化強度先減小后增加隨后又減小,Zn1-xNix O(x=5%)樣品在室溫下具有最大飽和磁化強度Ms=0.51emu/g,我們推測磁性與ZnO本征氧缺陷、Ni2+-Ni2+之間超順磁交換和NiO之間反鐵磁相互作用有關(guān)。通過實驗證明我們制備的ZnO和均相Ni摻雜ZnO樣品是室溫稀磁半導(dǎo)體。最后本文介紹了采用共沉淀方法經(jīng)在氮氣氣氛中熱處理制備了單相ZnO基稀磁半導(dǎo)體和非均相ZnO稀磁半導(dǎo)體樣品,研究發(fā)現(xiàn)隨著Ni摻雜含量的增加樣品飽和磁化強度增強,單相Zn1-xNixO樣品名義摻雜含量最大為3%,Ms=0.28emu/g,我們推測樣品鐵磁有序主要來源于磁性金屬Ni的沉積,還有一小部分來源于ZnO結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氧缺陷。通過實驗證明我們制備的備的ZnO和均相Ni摻雜ZnO樣品是室溫稀磁半導(dǎo)體,且改變條件影響樣品的磁性能。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.2

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本文編號：1175108