Zn_(1-x)Mn_xS稀磁半导体的水热法制备及其性能

以乙二胺为修饰剂,采用水热法合成了不同掺杂比例的Zn_(1-x)Mn_xS(x=0,0.02,0.05,0.07)稀磁半导体材料,并通过XRD、FESEM、HRTEM、XEDS、光致发光光谱(PL)和振动样品磁强计(VSM)对样品的晶体结构、形貌、光学性能和磁学性能进行表征。实验结果表明:本方法制备的所有样品具有结晶良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现;样品形貌为一维的纳米棒状,分散性良好;掺杂的Mn2+以替代Zn2+的形式进入到ZnS晶格中,随着Mn掺杂量的增加晶格常数呈现收缩趋势;样品的PL光谱存在明显的紫外发光峰、蓝光发光峰和绿光发光峰,而且峰位发生蓝移;同时一定量的Mn掺杂ZnS纳米晶在室温条件下具有铁磁性。     

Zn_(1-x)Mn_xS稀磁半导体的合成与光学性能

通过水热法制备不同掺杂浓度的Zn_(1-x)Mn_xS(x=0.00,0.02,0.05,0.07)稀磁半导体材料,研究Mn~(2+)掺杂浓度对ZnS纳米棒微观结构和光学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:制备的所有样品均具有结晶良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现,生成纯相Zn_(1-x)Mn_xS纳米晶。样品形貌为纳米棒状结构,分散性良好。掺杂的Mn元素进入到ZnS纳米晶中,Mn~(2+)替代了Zn~(2+),而且随着Mn掺杂量的增加晶格常数减小。同时UV-vis光谱发现样品的光学带隙增大,发生了蓝移现象。     

自燃烧法合成的ZnO基稀磁半导体纳米颗粒研究进展

稀磁半导体制备方法与磁性起源的研究是当前凝聚态物理的一项热门课题.首先介绍了自燃烧合成法的原理和优点,然后以Co和Mn掺杂ZnO为重点,总结了国内外采用自燃烧法合成的ZnO基稀磁半导体纳米颗粒晶体结构、磁性能相关的研究进展,讨论了所得纳米颗粒磁性能的内在物理机制.通过对自燃烧法合成的更宽掺杂范围ZnO基稀磁半导体纳米颗粒的研究,使我们能够更加系统地了解过渡金属掺杂ZnO材料的结构与磁性能,并探讨所得实验现象的内在物理机制.     

ZnO基稀磁半导体进展

近10年来,ZnO基稀磁半导体（Diluted Magnetic Semiconductors,DMS）引起了人们的争论和高度关注。最初的关注是针对T．Dietl对Mn掺杂ZnO的高于室温的铁磁性预报值引起的,随后有大量的关于过渡金属（Transition Metal,TM）掺杂ZnO薄膜的铁磁性的报告发表。     

ZnO基稀磁半导体磁性起源的探索

对掺杂过渡金属（TM）制备得到的ZnO基稀磁半导体的磁性起源作了理论和实验两方面知识的调研，在理论方面主要介绍了几种磁性交换的模型：直接超交换和间接超交换、载流子媒介交换和跃迁磁极子。在实验方面分析众多国内外相关文献，发现选择正确的生长条件对于成功获得稀磁半导体至关重要，低生长温度、高氧偏压和较少的TM离子掺杂浓度能促使TM掺杂物的均一分布，并能削弱反铁磁性（AFM）交换进而增进铁磁性（FM）交换。同时据文献报道发现很多样品的磁性并不是固有的，载流子尤其空穴的存在对于铁磁交换作用起着至关重要的作用。     

质子辐照对Yb掺杂ZnO稀磁半导体薄膜缺陷与磁性的影响

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了Yb掺杂ZnO薄膜, 并采用不同剂量质子对薄膜进行了辐照实验, 重点采用X射线衍射、光电子能谱、正电子湮灭图谱和磁测量系统对Zn_0.985Yb_0.015O薄膜的缺陷和磁性能进行了研究。磁性测试结果表明: Zn_0.985Yb_0.015O薄膜经质子辐照后其饱和磁化强度随辐照剂量的增加逐渐增大, 当辐照剂量为6 × 10¹⁵ ions/cm²时, 其饱和磁化强度达到最大, 随着辐照剂量的进一步增加, 其饱和磁化强度反而变小。正电子湮灭图谱结果显示薄膜中主要存在锌空位相关的缺陷, 并且锌空位相关的缺陷随辐照剂量的变化与饱和磁化强度随辐照剂量的变化相一致。本研究从实验上揭示了在含有各种缺陷的Yb掺杂ZnO薄膜中, 锌空位缺陷是影响质子辐照Zn_0.985Yb_0.015O薄膜磁性的主要原因。     

过渡金属掺杂ZnO稀磁半导体分析技术的研究现状

过渡金属(TM)掺杂获得铁磁性ZnO基稀磁半导体(DMSs)的报道很多,但其铁磁性是否有微量磁性TM原子团簇或第二相的贡献存在争议.从磁性测量和磁性TM原子团聚及第二相的排除两方面综述了TM掺杂ZnO DMSs本征铁磁性检证的常用方法,着重分析了元素特征分析技术在过渡金属掺杂ZnO中的应用.     

锰掺杂氧化铜稀磁半导体薄膜的微结构和磁性

采用射频磁控溅射制备Mn掺杂CuO薄膜样品。X射线衍射结果说明薄膜样品为单相结构且沿（111）取向生长。通过样品的XRD精修得到样品的结构和晶格参数,掺杂后薄膜晶体结构有微小畸变。薄膜的高分辨透射电镜研究证明了对结构和晶粒大小等的精修结果,且同时说明Mn以替代Cu的形式掺入了CuO晶格中。通过对样品M1T曲线的分析,得到样品的居里温度为96．5K,近邻Mn离子之间的耦合为铁磁性,并由居里外斯拟合得到Mn离子的有效磁矩为3．1μa。这说明磁性不是来自于团聚的Mn原子或铜锰的其它氧化物,而很可能来自于替位的锰离子所形成的Mn-O-Cu-O-Mn之间的铁磁性耦合。     

ZnO基稀磁半导体纳米材料研究进展概况

稀磁半导体（DMSs）材料同时利用了电子的电荷属性和自旋属性，具有优异的磁、磁光、磁电等性能，在材料学和未来自旋电子器件领域具有广阔的应用前景。本文综合述评了近几年来ZnO基稀磁半导体纳米材料研究的进展概况，并简介了DMSs器件的潜在应用。     

磁控溅射法制备Zn_(1-x)Co_xO薄膜的磁性能

采用磁控溅射工艺,在玻璃基片上制备了Zn1-xCoxO(x=0.02~0.15)稀磁半导体薄膜。采用X-射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、振动样品磁强计(VSM)研究了薄膜的相结构、化学成分及价态、表面形貌和磁性能。结果表明,本实验条件下,薄膜不存在Co及Co的氧化物相,薄膜中Zn的化学价为+2,Co则以+2和+4价的形式存在;薄膜晶体结构为c轴取向生长的六方纤锌矿结构;薄膜表面平整致密。在温度为300 K时,Zn0.9Co0.1O薄膜呈铁磁效应,在M-H曲线中观测到明显的磁滞回线特征。     

Co掺杂量对ZnO薄膜结构及光学特性的影响

采用脉冲激光沉积法(PLD)在SiO2村底上成功制备了具有c轴择优生长特性的Zn1-xCoxO(x=0.05、0.1、0.2、0.3)系列薄膜.通过X射线衍射和能谱仪研究了Co掺杂量对薄膜晶体结构和成分的影响;同时利用光致发光谱(PL)和透过率研究了薄膜的光学特性.结果表明,当掺杂浓度为10%时,薄膜生长最好,c轴择优生长最为显著;Co元素的掺入改变了薄膜的紫外、绿光和蓝光发射,分析认为主要是Co元素的掺入量改变了薄膜的禁带宽度、氧错位缺陷浓度和锌填隙缺陷的浓度;Co元素掺杂浓度为5%时,薄膜的透过率超过90%.此外,探讨了不同波段光发射的可能机理.     

流变相法合成纳米晶Li铁氧体

以LiOH-H2O，Fe2O3和草酸为原料，通过流变相反应，制得草酸盐结构的Li铁氧体前驱体。将前驱体在远低于通常的固相反应的温度下进行热处理，得到Li铁氧体纳米粒子。这一反应通过LiFeO2作为中间相来完成。用XRD和VSM对制得的Li铁氧体粉体进行了表征。结果表明，所得铁氧体为纳米粒子，具有有序结构，且具有较高的饱和磁化强度和矫顽力。纳米晶Li铁氧体粉料表现出良好的微波吸收特性。     

磁控溅射法制备Zn_(1-x)Fe_xO薄膜的微结构及铁磁性研究

采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了Zn1-xFexO(x=1.0%,3.0%,5.0%)薄膜样品,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对其微结构、表面形貌和化学成分及价态进行分析,结果表明,Zn1-xFexO(x=1.0%,3.0%,5.0%)薄膜晶体结构为c轴择优生长的六角纤锌矿结构,Fe在晶体中以二价和三价两种价态存在。利用振动样品强磁计(VSM)对样品的铁磁性进行测试,薄膜样品在室温下具有明显的铁磁性,并经分析认为铁磁性来源可能是磁性离子与空位缺陷形成束缚磁极子引起的结果。     

溶胶-凝胶法制备Cu/ZnO的室温铁磁性

为研究稀磁性半导体的室温铁磁性来源,采用溶胶-凝胶法制备了Cu掺杂ZnO半导体粉末。X射线衍射光谱显示Cu在ZnO中的固溶度小于0.08 (摩尔比);透射电子显微镜分析显示颗粒尺寸较为均匀,呈单结晶态;振动样品磁强计测试表明,Cu/ZnO具有室温铁磁性。由于Cu本身不具有任何磁性,样品的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。     

闪锌矿Ga1-xCrxN铁磁性的密度泛函理论

采用基于密度泛函的第一性原理方法计算了闪锌矿GaN掺Cr的电子结构和磁性.考虑不同掺杂浓度和位置,计算结果表明,Ga1-xCrxN呈现铁磁基态,Cr原子间是铁磁性耦合并团簇于N原子,Cr原子与最近邻N原子为反铁磁性耦合.我们采用双交换机制解释了磁性来源和机制.计算结果和最近闪锌矿GaN掺Cr的实验结果吻合.     

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.     

Zn_(1-x)Mg_xO薄膜及其p型掺杂的研究进展

Zn1-xMgxO薄膜作为一种新型的宽带隙半导体材料,近年来一直受到广泛的关注。获得高质量稳定的p型Zn1-xMgxO薄膜是实现其光电应用的关键。概述了Zn1-xMgxO薄膜及其p型掺杂的研究现状,介绍了Zn1-xMgxO薄膜结构、光电性质及在光电领域的应用,并提出了有待进一步研究的问题。     

离子束合成的钇硅化物结构相变研究

为了获得高品质的欧姆接触和线路连接材料，利用离子注入方法在n型单晶Si(111)基底上制备了钇硅化物，并对其在高真空下红外光辐照处理过程中的结构相变进行了研究，X射线衍射测量表明，在Y离子注入过程中已形成了部分六方相YSi2，800℃下红外光辐照处理30min后YSi2呈现出择优结晶取向，从辐照过程中原位测量样品的方块电阻变化发现，当温度升至160℃时，Y与Si反应首先形成了斜方相YSi，YSi/YSi2的相转变出现在240℃，随温度的进一步升高，Y原子完全与Si原子发生反应，形成了结晶取向良好的六方相YSi2。     

(Ba_(1-x)Sr_x)(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷微结构对介电性能的影响

采用传统的固相烧结法制备(Ba1-xSrx)(Zn1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷,研究微结构对介电性能的影响.随着系统中Sr2+含量的增多,介电常数和温度系数发生异常呈现非线性变化,这是由于氧八面体的畸变而导致的相转变造成的,相转变的发生相应影响了极化以及极化模式.相转变及氧八面体畸变对介质损耗没有明显的影响,介质损耗受到Sr2+含量及烧结温度的影响较大.