Ni掺杂ZnO基稀磁半导体的结构和磁性研究

发布时间：2017-11-12 08:24

  本文关键词：Ni掺杂ZnO基稀磁半导体的结构和磁性研究

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【摘要】：最近几年ZnO基稀磁半导体由于具有较宽的能带和较大的激子束缚能得到了广泛的关注,过渡金属掺杂ZnO基稀磁半导体的制备和性能研究对于电子自旋器件意义重大。本文利用共沉淀法制备出纯ZnO基稀磁半导体、金属Ni掺杂ZnO基稀磁半导体材料,并采用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线光电子能谱、磁性测量系统等表征方法研究样品的结构和磁学性能。本文分为三部分内容:首先介绍了稀磁半导体的背景及稀磁半导体和ZnO基稀磁半导体的研究进展,并介绍了稀磁半导体的磁学研究方法。随后介绍了利用共沉淀法经在空气气氛中热处理制备纯ZnO稀磁半导体、Zn1-xNix O稀磁半导体,当掺杂含量小于5%时样品单相均一,经表征发现在均相样品中Ni以Ni2+均匀掺杂进入ZnO晶格并代替Zn的位置。所有样品在室温下均具有铁磁性,随着金属Ni掺杂含量的增加饱和磁化强度先减小后增加随后又减小,Zn1-xNix O(x=5%)样品在室温下具有最大饱和磁化强度Ms=0.51emu/g,我们推测磁性与ZnO本征氧缺陷、Ni2+-Ni2+之间超顺磁交换和NiO之间反铁磁相互作用有关。通过实验证明我们制备的ZnO和均相Ni掺杂ZnO样品是室温稀磁半导体。最后本文介绍了采用共沉淀方法经在氮气气氛中热处理制备了单相ZnO基稀磁半导体和非均相ZnO稀磁半导体样品,研究发现随着Ni掺杂含量的增加样品饱和磁化强度增强,单相Zn1-xNixO样品名义掺杂含量最大为3%,Ms=0.28emu/g,我们推测样品铁磁有序主要来源于磁性金属Ni的沉积,还有一小部分来源于ZnO结构内部的氧缺陷。通过实验证明我们制备的备的ZnO和均相Ni掺杂ZnO样品是室温稀磁半导体,且改变条件影响样品的磁性能。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.2

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本文编号：1175108