Co摻雜(La,Sr)TiO3稀磁半導(dǎo)體的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體是新一代自旋電子器件的重要支撐材料之一。制備具有室溫鐵磁性的稀磁半導(dǎo)體，并探索其磁性來源，從而將其應(yīng)用于自旋電子器件是自旋電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本論文采用溶劑熱法結(jié)合后退火處理工藝分別制備了(La，Sr)TiO3-δ(LSTO)和不同濃度Co摻雜LSTO的多組分稀磁半導(dǎo)體氧化物納米粉末材料，并系統(tǒng)研究了摻雜濃度和退火氣氛、溫度與時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)Co摻雜LSTO局域結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性能的影響，重點(diǎn)探討了磁性與摻雜劑Co和缺陷碳的局

2、域結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，從而獲得對(duì)Co摻雜LSTO的磁性起源問題的更深理解。
　　 研究結(jié)果表明，采用溶劑熱法結(jié)合后退火工藝成功獲得了結(jié)晶良好的Co摻雜LSTO稀磁半導(dǎo)體材料，其磁性與摻雜濃度和退火氣氛、溫度及時(shí)間等參數(shù)密切相關(guān)。我們發(fā)現(xiàn)在低摻的情況下(摻雜濃度小于5 at.％)，其室溫鐵磁性是內(nèi)秉的。且發(fā)現(xiàn)磁性與Co摻雜濃度及退火后有機(jī)物沉積殘留下來的無定型碳含量密切相關(guān)。我們通過改變退火氣氛和時(shí)間調(diào)節(jié)了Co摻雜LSTO中的碳含量。

3、基于Co摻雜LSTO所具有的室溫鐵磁性，我們分析了其結(jié)構(gòu)缺陷與碳含量對(duì)其磁性的影響，揭示了在高純Ar氣氛退火過程中所誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)缺陷很可能是LSTO基稀磁半導(dǎo)體室溫鐵磁性的起源，而碳與Co的耦合調(diào)節(jié)機(jī)制可能只是結(jié)構(gòu)缺陷的副產(chǎn)物。我們利用束縛磁性極子模型對(duì)磁性機(jī)制進(jìn)行了較完整的解釋。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，隨著Co摻雜濃度的提高，即摻雜濃度不小于5 at.％時(shí)，會(huì)有第二相CoO出現(xiàn)。根據(jù)觀測(cè)到的交換偏置現(xiàn)象，我們推測(cè)所觀測(cè)到的室溫鐵