缺陷诱导的Cr掺杂TiO2纳米粉末的铁磁性

用溶胶-凝胶法制备了金红石 Ti_1-xCr_xO₂ (x=0、0.04、0.08) 纳米粉末。磁性测量结果显示, 制备的 Cr 掺杂金红石 TiO₂ 纳米粉末具有室温铁磁性, 样品 x=0.04 和0.08 的饱和磁化强度M_s分别为 0.55×10^-3和 1.6×10^-3 emu/g, (emu/g=4π×10^-7Wb•m/kg)矫顽力H_c分别为 220和 40 Oe(Oe=10³/(4π)A/m)。Cr 掺杂量较大的样品的饱和磁化强度较大, 在 Ar 气中退火可以使粉末呈超顺磁性。Cr2p 区域的密集扫描 X 射线光电子能谱 (XPS)分析显示, 在所有的样品中 Cr都是以Cr³⁺存在。电子顺磁共振谱 (EPR)分析表明, 样品中的 Cr³⁺ 离子仅对其顺磁性有贡献。这些结果提示, 粉末微弱的室温铁磁性来源于掺杂引入的结构缺陷, 其中, 氧空位起重要作用。     

水热合成Zn0.95Ni0.05O稀磁半导体纳米晶

采用水热法,分别以2 mol/L的NaOH和KOH作为矿化剂,在240℃保温24h,合成了Zn0.95Ni0.05O稀磁半导体纳米晶粉体.X射线衍射结果表明:Ni离子取代Zn离子,并且没有出现杂质相.紫外-可见光吸收光谱测试进一步表明,Ni离子已进入ZnO晶格内;采用能谱测试表明,Ni离子的实际掺杂摩尔分数为3.20%.室温下,通过振动样品磁强计测试表明,所制备的Zn0.95Ni0.05O纳米晶体具有优良的铁磁性能.     

掺碳氧化铟薄膜的铁磁性研究

采用磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了掺碳氧化铟(In2O3:C)薄膜,溅射过程分别在衬底温度为室温和550℃的条件下进行。通过测试所制In2O3:C薄膜的XRD谱和磁化曲线,研究了In2O3:C薄膜的结构和铁磁性能,并探讨了其铁磁性的起源。结果显示,随着含碳量的增加,In2O3:C薄膜的饱和磁化强度先增大后减小;此外,氧空位缺陷浓度高的样品其铁磁性也更强,这表明氧空位缺陷与In2O3:C薄膜的铁磁性起源有直接的关系。     

稀磁半导体Zn_（1-x）Ni_xO,Zn_（1-2x）Mn_xNi_xO及Zn_（1-2x）Co_xNi_xO纳米晶体的制备与磁性研究

利用溶胶-凝胶法制备了一系列的稀磁半导体材料如Zn1-xNixO、n1-2xMnxNixO及Zn1-2xCoxNixO晶体粉末,通过震荡样品磁强计（VSM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散谱（EDS）分别对样品的磁性、晶相结构、形貌和成分进行了表征分析,讨论了获得本征铁磁性Zn1-xNixO样品的制备条件,比较了Mn、Co共掺杂对Zn1-xNixO磁性的影响,给出了Ni在ZnO中的固溶度以及实际掺杂浓度与名义掺杂浓度的关系。     

Mg掺杂AlN的磁性

采用基于密度泛函理论(Density function theory,DFT)的第一性原理方法,计算研究了AlN中掺杂Mg后的电子结构和磁性。我们从理论上给出了AlN∶Mg的晶体结构参数和电子结构,计算了铁磁相和反铁磁相的总能,发现AlN∶Mg具有半金属特性,并且其铁磁相更稳定。我们通过分析比较AlN和AlN∶Mg的电子结构,解释了非磁性杂质Mg掺杂在AlN中产生磁性的原因是Mg取代Al后,会在自旋向下的价带顶部引入空穴,导致费米能级移入价带中,从而使自旋向上和自旋向下的态密度产生不对称的分布,从而导致材料中有净磁矩。另外,通过比较AlN∶Mg的多种构型的形成能,发现在纤锌矿结构AlN中掺入Mg比较容易实现,在闪锌矿结构中次之,但对于其它几何构型,由于形成能太高,Mg很难掺入到材料中。这种材料可作为制备非磁性掺杂的半导体自旋电子器件的备选材料。     

Room temperature ferromagnetism and magnetoelectric coupling in (K0.5Na0.5)NbO3 PLD nanocrystalline films

(K_0.5Na_0.5)NbO₃ nanocrystalline films have been successfully prepared on conductive Si substrate under different conditions by pulsed laser deposition. Room temperature ferromagnetism has been achieved through the introduction of cation (K, Na) vacancies during deposition at the expense of the deterioration of ferroelectricity. In addition to positive magnetocapacitance effect and electrical manipulation of magnetization, the new phenomenon that the orthometric application of an electric field and magnetic field on the surface of film leads to an enormous enhancement of in-plane saturation magnetization has been first observed, indicative of a strong magnetoelectric coupling which has a memory effect on the saturation magnetization at room temperature.     

基片温度对Co掺杂ZnO薄膜室温铁磁性的影响

采用磁控共溅射法在Al2O3(0001)基片上沉积了Zn1-xCoxO(x=0.08～0.3%)薄膜,研究了基片温度对Co掺杂ZnO薄膜结构和磁性的影响.结果表明:Al2O3(001)基片很好地诱导了ZnCoO薄膜(002)取向生长,并且所有的薄膜均显示室温铁磁性.较低的基片温度不仅能有效抑制薄膜中Co2O3杂质相的产生,而且薄膜磁矩较大.紫外-可见光谱也表明,薄膜中Co2 取代了ZnO中Zn2 的位置.