一維ZnO基稀磁半導(dǎo)體的制備和磁性能研究.pdf

1、氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體因其在自旋電子器件方面的潛在應(yīng)用引起了人們廣泛的關(guān)注。一維氧化鋅納米結(jié)構(gòu)具備很多不尋常的物理化學(xué)性能,但對(duì)于氧化鋅稀磁半導(dǎo)體鐵磁性的研究主要集中在薄膜方面,關(guān)于一維氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體的報(bào)道比較少。本文采用化學(xué)氣相沉積方法制備了具備室溫鐵磁性的一維氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體,討論了室溫鐵磁性產(chǎn)生的原因,同時(shí)選取鋅金屬催化劑制備了一維氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體陣列。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.采用化學(xué)氣相沉積方法制備了錳摻雜氧

2、化鋅納米棒,研究了制備溫度、氧空位濃度和鐵磁性三者間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)氧空位濃度對(duì)制備溫度非常敏感,氧空位濃度隨著制備溫度升高而增加。錳摻雜氧化鋅納米棒的飽和磁化強(qiáng)度隨氧空位濃度增加先的增大然后減小,這是由于鐵磁性因素與反鐵磁性因素相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。
　　2.利用陰極射線發(fā)光方法分析了錳摻雜氧化鋅納米棒中錳元素的空間分布對(duì)鐵磁性的影響。綠光發(fā)光圖像和紫外發(fā)光圖像顯示在錳摻雜氧化鋅納米棒中錳元素主要分布于納米棒的表面,同時(shí)在納米棒表面形

3、成了較高濃度的氧空位。氧空位濃度的非均勻性分布對(duì)氧化鋅稀磁半導(dǎo)體的鐵磁性影響非常大,這也是造成不同方法制備的氧化鋅稀磁半導(dǎo)體磁性能相差很大的原因。
　　3.采用化學(xué)氣相沉積方法制備了鈷摻雜氧化鋅納米棒,研究了在高溫退火條件下鈷摻雜氧化鋅微結(jié)構(gòu)的變化及其對(duì)鐵磁性的影響。通過(guò)在900℃低氧偏壓條件對(duì)其進(jìn)行退火處理,鈷摻雜氧化鋅納米棒由順磁性轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁性。擴(kuò)展X射線吸收結(jié)構(gòu)譜分析表明高溫退火使得半導(dǎo)體中的Co3O4團(tuán)簇分解并使得Co取代