非磁性元素摻雜SnO2和SnS2磁性的實驗研究.pdf

1、近年來，在純的和非磁性元素摻雜的半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)的室溫鐵磁性挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的鐵磁性理論，引發(fā)了學(xué)術(shù)界對鐵磁性起源的激烈討論。這一被稱作d0鐵磁性的磁現(xiàn)象有效地規(guī)避了過渡金屬摻雜引入的鐵磁性第二相對體系磁性的干擾。無論是從基礎(chǔ)研究還是從實際應(yīng)用的角度，對d0鐵磁性材料進行研究都具有重要的意義。本文采用溶膠—凝膠法和水熱法分別制備了非磁性元素摻雜的SnO2和SnS2樣品，并對樣品的結(jié)構(gòu)、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究，具體內(nèi)容如下:
　　

2、采用溶膠—凝膠法合成了Sn1-xLixO2納米粉末。XRD、XPS和吸收譜的測試都表明在低濃度摻雜時(≤6at.％)，Li原子傾向于進入SnO2晶格取代Sn原子的位置。在高濃度摻雜時(10at.％)，多余的Li原子將會進入間隙位。磁學(xué)性質(zhì)的測試表明，所有樣品都具有鐵磁性。隨著Li摻雜濃度的增大，樣品的飽和磁化強度呈現(xiàn)非單調(diào)變化，最大飽和磁化強度2.44×10-3emu/g出現(xiàn)在6at.％Li摻雜的SnO2樣品中。綜合以上分析，Sn1-x

3、LixO2納米粉末的鐵磁性來源于Li替位摻雜在O2p軌道引入的空穴。另一方面，間隙位Li作為施主缺陷會補償替代位Li引入的空穴，降低體系的磁性。
　　采用溶膠—凝膠法合成了Sn1-xSrxO2納米粉末。由于Sr2+和Sn4+離子價態(tài)的差別，XRD和XPS測試都表明Sr的摻雜在SnO2樣品中引入了一定量的氧空位。PL譜的分析進一步表明樣品中的氧空位主要是單電離氧空位(VO+)，而且VO+的濃度隨Sr摻雜濃度的增加單調(diào)增強。磁學(xué)性質(zhì)的

4、測試表明，Sr的摻雜能增強SnO2樣品的鐵磁性，而且樣品的飽和磁化強度和VO+缺陷的濃度隨著Sr摻雜濃度的增加呈現(xiàn)相同的變化趨勢。這一結(jié)果表明Sn1-xSrxO2納米粉末的鐵磁性與VO+缺陷有關(guān)。
　　采用水熱法合成了Sn1-xMgxS2納米花。SEM測試結(jié)果表明樣品呈現(xiàn)花狀結(jié)構(gòu)并且每個花狀結(jié)構(gòu)都是由許多納米片組成的。XRD和吸收譜測試結(jié)果表明Mg原子以兩種方式進入SnS2晶格:替代位和間隙位。替代位Mg摻雜能增強樣品的鐵磁性，其