Co掺杂棒状ZnO的水热法合成及其磁性研究

采用水热法制备了棒状Zn1-xCoxO(x=0.005,0.01,0.03)晶体材料。利用X射线衍射、场发射扫描电镜和超导量子干涉仪对样品的结构、形貌和磁性进行了表征。结果表明:x=0.005和0.01的样品均为纯相六方纤锌矿结构,x=0.03的样品中除了六方纤锌矿结构的主相外,还含有立方相Co3O4;所制备的样品均呈棒状;磁性测量显示,x=0.005的样品呈顺磁性,x=0.01和0.03的样品均呈现室温铁磁性。样品的室温铁磁性是由Co离子对ZnO中的Zn离子的替代形成的。     

Ar气氛中退火对Zn0.66Co0.34O薄膜性能的影响

采用电子束反应蒸发生长Zn0.66Co0.34O薄膜,生长温度仅为250℃,尔后在Ar气氛中500℃退火1h.场发射扫描电镜测量显示薄膜由粒径约10～20nm的晶粒所构成.X射线衍射测量表明薄膜在退火前后均呈类ZnO的六方纤锌矿结构.振动样品磁场计测量室温下薄膜的M-H曲线,结果显示退火前薄膜呈超顺磁性,退火后则为铁磁、超顺磁混合态,这表明退火提供了足够能量使得薄膜中一部分磁性Zn0.66Co0.34O小晶粒融合成大晶粒,新晶粒的尺寸超过了Zn0.66Co0.34O材料的超顺磁临界半径而表现出铁磁性,但由于另有部分晶粒仍表现为超顺磁性,故薄膜呈铁磁性与超顺磁性的混合态.     

流变相反应法合成Zn_(1-x)Co_xO室温稀磁半导体

利用流变相反应法制备得到Zn1-xCoxO(x=0.02、0.04、0.06、0.08)稀磁半导体材料。X射线衍射分析,发现Co的掺杂并未改变ZnO的纤锌矿结构,并没有杂质相的生成,衍射峰的峰位随着Co掺杂向高角度移动,Co已进入ZnO晶格。电镜及吸收光谱进一步表明样品中没有第二相的出现,Co2+成功掺入ZnO晶格。采用超导量子干涉磁强仪测量Zn0.96Co0.04O的磁性,样品在300K存在明显的磁饱和现象和磁滞回线,表明具有室温下铁磁性,其磁性来源可以用束缚磁极化子(BMPs)模型解释。     

退火对sol-gel法制备的Zn0.88Co0.12O薄膜结构和磁性的影响

在玻璃衬底上用sol-gel方法制备了具有室温铁磁性的Zn0.88Co0.12O薄膜,X射线衍射(XRD)和紫外可见透射谱(UV-vis)证明Co2 替代Zn2 掺入了ZnO的晶格中.随退火温度的升高,光致发光谱(PL)中紫外发光峰增强,缺陷相关的可见光辐射减弱.用振动样品磁强计(VSM)对其磁性进行了表征.分析表明,薄膜室温铁磁性源于替位的Co离子,而非形成了第二相,其磁性强弱与退火处理制度有关,取决于替位的Co2 和缺陷引起的载流子之间的耦合程度.     

ZnO以及Fe掺杂ZnO的光学性质和室温铁磁性研究

采用共沉淀法制备出不同掺杂浓度的Zn1-xFexO(0.00≤x≤0.10)粉末样品,研究掺杂浓度的不同对其结构、光学性质以及室温铁磁性的影响。采用X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、振动样品磁强计对样品的结构、光学性质和磁性进行测试分析。结果表明:所有Zn1-xFexO样品都具有单一六方纤锌矿结构,没有出现第二相杂质。对紫外波段吸收率高达95%,掺Fe后可见光波段的吸收率与纯ZnO相比有明显提高,掺杂使得带隙宽度Eg由纯ZnO的3.20eV减小到3.11eV。样品光致发光主要有397nm的紫外发射和450,466nm处的蓝光发射,Fe的掺入降低了ZnO的发光强度,但并不影响其发光峰位。样品显示明显的室温铁磁性,磁性随掺杂浓度升高而减弱。     

Cu掺杂对ZnO纳米薄膜结构及物性的影响

利用溶胶-凝胶法制备了Cu掺杂Zn O纳米晶体薄膜,通过XRD、TEM、AFM、UV-VLS和VSM对其晶体结构、表面形貌、透光性、禁带宽度和磁性进行了表征和分析。结果表明,所有样品都具有c轴择优生长取向,Cu掺杂没有改变Zn O晶体的纤锌矿结构,即没有检测到任何非晶态产物以及各种第二相的存在,表明Cu2+已经取代Zn2+融入了晶体。但是,Cu的掺杂浓度以及煅烧温度的变化,改善了薄膜的粗糙度、晶粒度、透光率、禁带宽度及室温铁磁性。在所有样品中,掺杂浓度为2%、煅烧温度为500℃的薄膜粗糙度、晶粒度最小而透光性和室温铁磁性最强。样品的能隙则是随着Cu掺杂浓度和煅烧温度的提高而变小。     

自燃/球磨法制备NiZn系铁氧体

以金属硝酸盐和柠檬酸为原料,用溶胶凝胶自燃烧法制备NiZn系铁氧体前驱体粉末(Ni0.4Zn0.6Fe2O4,Ni0.2Zn0.6Cu0.2Fe2O4,Ni0.33Zn0.59Cu0.11Fe1.97O4(Bi2O3)0.002和Ni0.33Zn0.59Cu0.11 Fe1.97O4(Bi2O3)0.002(MnO2)0.02),然后经30小时高能球磨,从X-ray衍射谱中发现前驱体粉末虽然基本上是尖晶石结构,但是还有一些杂相,经过球磨,杂相明显减少,结构更加完整,颗粒减小.前驱体粉末Ni0.33Zn0.59Cu0.11Fe1.97O4(Bi2O3)0.002经30小时球磨后,在空气中退火,退火温度分别为400℃,600℃,800℃,900℃,1000℃.用X-ray衍射谱分析其物相,发现在800℃退火得到单相的尖晶石结构,无杂相.该样品的最佳退火温度低于1000℃.用振动样品磁强计分别测量制备态和退火态样品粉末的磁性,可以看出,随退火温度的升高,比饱和磁化强度σs逐渐增大,矫顽力Hc逐渐减小,当900℃退火后,比饱和磁化强度已接近块状NiZn系铁氧体.1000℃退火后,上述四种样品中Ni0.4Zn0.6Fe2O4具有最高的比饱和磁化强度σs=65.09emu/g.本文为NiZn铁氧体的低温烧结提供了有用的实验数据.     

Cu掺杂ZnO纳米粒子的光学性能及铁磁性

利用溶胶凝胶法制备了纳米结构的Cu掺杂ZnO基稀磁半导体,通过X射线衍射分析表明,样品为纯相ZnO纤锌矿结构,磁性测量表明样品在室温下呈室温铁磁性,铁磁性来源为氧化锌晶格中的缺陷与Cu2+离子之间的交换作用。室温光致发光(PL)谱观察到紫外带边和可见光区两个发射峰,且随着Cu掺杂量增加,紫外峰淬灭,可见峰发射增强。     

衬底温度对电子束反应蒸发生长的ZnxCo1-xO薄膜性能的影响

采用电子束反应蒸发法生长ZnxCo1-xO薄膜。通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、光致荧光光谱（PL）、室温M-H曲线等测量研究衬底温度对Zn0∞C00-250薄膜微结构及光学、磁学特性的影响。结果表明，250～350℃温度范围内生长的Zn0.75Co0.25O薄膜具有单一的纤锌矿结构，但当温度超过400℃时产生CoO杂相偏析。在300或350℃衬底温度下生长Zn0.75Co0.25O薄膜具有室温铁磁性，PL测量结果表明Zn0.75Co0.25O薄膜的室温铁磁性很可能起源于氧空位缺陷诱导的自旋劈裂杂质带机制．而250℃生长Zn0.75Co0.25O薄膜在室温下呈现超顺磁性，超顺磁性的产生是Zn0.75Co0.25O晶粒的小尺寸效应所导致。     

多晶ZnO纳米粉的制备及发光性能研究

以六水硝酸锌[Zn(NO_3)_2·6H_2O]为锌源,采用溶胶-凝胶法合成多晶氧化锌(ZnO)纳米粉,并通过不同的热处理温度退火来调整ZnO纳米粉的尺寸和形貌。并对多晶ZnO纳米粉的物相、形貌及荧光性能进行分析。研究结果表明:所得样品均为具有六方相纤锌矿结构的多晶ZnO纳米粉;随着热处理温度的升高,多晶ZnO纳米粉的粒径先减小后增大,其发光强度先增大后减小,在450℃条件下,粒径最小为20nm,且均匀,光致发光光谱强度最强位置为469nm,在650℃条件下,粒径最大为82nm,且不均匀,光致发光光谱强度最弱位置为398nm。