分享到:

ZnO基稀磁半导体的制备与性质研究

本论文利用溶胶-凝胶法和水热法制备了不同离子(Eu3+,Sm3+,Mn2+,Fe3+,Co2+,Ni2+)作为磁性杂质的ZnO 基稀磁半导体,并系统地研究了材料的薄膜、粉末和纳米结构的结晶特性、结构形态和光、电、磁性质。溶胶-凝胶法制备的薄膜的晶体为c 轴取向生长的六方纤维锌矿结构。薄膜的取向生长受烧结气氛、烧结温度和掺杂离子浓度的影响,其中烧结气氛是影响薄膜取向生长的最直接、最显著因素。随着烧结气氛中氧含量的减小,薄膜的沿c 轴生长的趋势加强。此外,烧结温度的提高也增强薄膜沿c 轴生长的趋势,但掺杂离子浓度的增加却抑制薄膜的c 轴取向生长特性。通过薄膜表面形态的研究发现,在空气中烧结的薄膜由立方晶粒构成,而在真空中烧结的样品则由不规则的片状晶粒组成。组成薄膜的多晶颗粒粒径小于100nm,15 层薄膜的膜厚为357~366nm。掺杂离子在薄膜中均匀分布,成膜过程不改变掺杂离子(Eu3+,Sm3+,Mn2+,Fe3+,Co2+,N  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

苏州大学
苏州大学

Co、Cr、Cu、Mn等过渡金属掺杂ZnO薄膜的合成与性能研究

近年来,稀磁半导体由于可能在同种材料中同时实现对电子电荷和自旋的调控而吸引了众多研究者的兴趣。2000年,Dietl等人从理论上预言了ZnO、GaN等宽带隙半导体材料有可能成为居里温度高于室温的稀磁半导体材料,该预言使得过渡金属掺杂宽带隙半导体成为国际材料界的研究热点,随后在过渡金属掺杂ZnO材料中发现室温铁磁性的实验报道更是引起了科学界的巨大热情。ZnO基稀磁半导体材料相对其它候选半导体材料有许多独特的优点,如很宽的带隙(约3.4 eV)、室温下很高的激子结合能(约60 meV)、很高的光学增益(300 cm–1)和极短的发光驰豫时间等等,这些特点使得ZnO基稀磁半导体材料不仅可能成为未来自旋电子器件的候选材料,还有可能在未来的光电子器件和磁光器件等领域得到广泛的应用。本文紧扣ZnO材料研究中的热点,以验证ZnO基薄膜材料是否具有室温铁磁性并理解其铁磁耦合机理为目的,利用射频磁控溅射方法选择制备了Co、Cr、Cu、Mn等一系列...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏大学
江苏大学

过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究

稀磁半导体是指非磁性半导体基体(例如ZnO,TiO2,SnO2,In2O3等)的部分离子被过渡族金属离子替代,并具有磁性的半导体。在这些非磁性基体中,由于ZnO具有宽能带(3.37eV)和较大的激发能(60meV),因此ZnO基稀磁半导体最近几年得到了广泛的关注。居里温度达到或超过室温的稀磁半导体(DMSs)在自旋电子器件领域(例如磁随机存储、光频隔离器、量子计算机等)有着潜在的应用价值。因此,过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究具有重大的意义。本文利用溶胶-凝胶法和化学溶液沉积法制备了过渡金属掺杂ZnO样品,并采用X射线衍射仪、透射电镜、X射线光电子能谱、X射线精细结构分析技术、振动样品磁强计、紫外显微拉曼-荧光光谱仪等测试手段对样品的结构、磁性及发光特性进行了系统地研究。首先,利用溶胶-凝胶法和化学溶液沉积法制备了Co掺杂ZnO样品。研究结果表明,对于Co掺杂ZnO纳米颗粒而言,样品在室温下具有铁磁性,且样品的饱和磁...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州理工大学
兰州理工大学

过渡金属共掺杂ZnO基稀磁半导体的制备与性能研究

稀磁半导体材料是利用3d族过渡金属离子,或4f族稀土金属离子取代Ⅱ-Ⅵ族、Ⅳ-Ⅵ族或Ⅱ-Ⅴ族的化合物其中的一部分非磁性阳离子形成的。稀磁半导体材料开启了白旋电子学,具有优异的光学、电学、磁学和光催化等物理化学特性。稀磁半导体材料不仅具有电子的电荷特性还具有电子的自旋特性。稀磁半导体材料具有这些特殊的性质,从而使国内外的广大科研工作者对其产生了极大的研究兴趣。ZnO稀磁半导体纳米材料在功能材料领域应用广泛,其自身所具备的发光以及磁学特性备受关注。ZnO不仅是一种常温下的紫外发射材料,而且在更高的温度下也具有相同的性能。ZnO还具有良好的压电导电性能、导热性能、铁磁性能、紫外吸收等性能,因此常被广泛应用于光电与压电换能器、太阳能电池、压电和热电器件、稀磁特性器件、紫外探测器和光催化活性等多种应用领域。最初科研工作者采用掺杂一种元素(Fe、Co、Ni等)来改变稀磁半导体的某些特性,但近年来的研究者通过共掺杂两种元素(Fe和Ni、Co和...  (本文共56页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)

棒状ZnO基稀磁半导体的制备及性能研究

氧化锌(ZnO)是一种具有3.37eV的禁带宽度、高达60meV的激子束缚能、高的化学稳定性以及优良的压电、热电和光电特性的新型宽禁带Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料。尤为重要的是,ZnO基稀磁性半导体材料由于可能具有高于室温的居里温度,大的磁性离子固溶度以及对可见光透明等特点,因此有希望成为集优异的磁、光、电等特性为一体的新型多功能半导体材料,在未来的自旋电子学器件中具有广阔的应用前景。然而由于目前获得的ZnO基稀磁半导体材料存在着实验的重复性差、铁磁性不稳定以及铁磁性来源没有统一的理论解释等问题,因此,开展ZnO基稀磁半导体的实验和理论研究具有重要的现实意义。本文首先采用水热法,以醋酸锌和氢氧化钠为原料,制备了棒状ZnO,并分析了棒状ZnO的形成机理。同时研究了表面活性剂PAM对棒状ZnO结构和性能的影响。结果表明,PAM对ZnO的形貌没有明显的影响,但可以改变样品的化学计量比,起到调节主导缺陷类型和数目的作用。棒状ZnO晶体的紫色...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

ZnO基稀磁半导体的制备与性质研究

近年来,基于对电子自旋态的产生、输运、控制等的研究,导致了一门新的学科——自旋电子学的诞生。由于自旋电子器件能同时利用电子的电荷属性和自旋属性,它有可能成为电子科学与技术的新革命。稀磁半导体作为自旋电子学的重要基础,目前引起了科学界的广泛关注。稀磁半导体(DMS)是目前国际上研究的热门课题,研究最为广泛的是过渡族金属掺杂的ZnO所制成的DMS。尽管理论和实验上已经取得了可喜的结果,但是到目前为止,虽然人们对磁性半导体的微结构、磁性、电子输运、磁电阻、光学、磁光等性质都作了一些研究,然而来自不同研究小组的结果很不一致,甚至互相矛盾。其中氧化物磁性半导体的磁性起源是争论的焦点。研究者认为磁性可能来源于载流子诱导的交换作用、双交换作用等内禀的机制,也有可能是由于过渡元素在半导体中的溶解渡偏低而形成的铁磁性杂质相而引起的。因此还有许多问题有待于更进一步的研究。本文主要在ZnO基DMS方面开展了一些研究工作。①利用溶液腐蚀法制备了Mn2+...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>