K摻雜SnO2和V摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體粉末的結(jié)構(gòu)和磁性研究.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體(DMSs)是指在非磁性半導(dǎo)體材料基體(通常是AB)中通過(guò)摻入少量磁性過(guò)渡族金屬元素或稀土金屬元素使其獲得鐵磁性能的一類新型功能材料。目前,在DMSs材料中發(fā)現(xiàn)了許多新的物理現(xiàn)象,如巨法拉第效應(yīng)、巨塞曼分裂、反常霍爾效應(yīng)、巨負(fù)磁阻效應(yīng)、磁致絕緣體金屬轉(zhuǎn)變等。利用這些效應(yīng),可以制備出各種新型功能器件,為一些科技的發(fā)展提供條件。因此,這種新型材料的研究倍受人們的關(guān)注。
　　 本文利用溶膠.凝膠法成功地制備出了一系對(duì)K-Sn

2、O2和V-ZnO稀磁半導(dǎo)體納米粉末。利用X射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)及物理性能測(cè)試儀(PPMS-9)中的樣品振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)行了表征。
　　 在K-SnO2體系中,所有樣品均為二氧化錫金紅石結(jié)構(gòu),顆粒大小約幾個(gè)納米；K元素以+1價(jià)存在；樣品具有室溫鐵磁性,且飽和磁化強(qiáng)度隨著摻雜濃度的增大而增強(qiáng)。將K摻雜濃度為4％的樣品和純SnO2樣品在氧氣下退火后,摻雜K的樣品仍

3、然具有室溫鐵磁性,因此氧空位不是引起鐵磁性的主要來(lái)源。當(dāng)一個(gè)K元素取代一個(gè)Sn的位置時(shí),由于K、Sn化合價(jià)的不同,將會(huì)產(chǎn)生3個(gè)陰離子空穴,陽(yáng)離子可以通過(guò)這些空穴發(fā)生間接交換作用,從而導(dǎo)致鐵磁性,具體磁學(xué)機(jī)理可以用RKKY模型來(lái)解釋。
　　 在V-ZnO體系中,V摻雜濃度低于5％時(shí),樣品具有氧化鋅纖鋅礦多晶結(jié)構(gòu),顆粒尺寸在二三十個(gè)納米左右；V元素的化合價(jià)為+5價(jià)；樣品呈現(xiàn)室溫鐵磁性,且樣品的飽和磁化強(qiáng)度隨著V摻雜濃度的增大而增強(qiáng),