Co掺杂ZnO稀磁半导体的微观结构与磁学性质

用溶胶-凝胶方法制备了具有单一纤锌矿结构的Co掺杂ZnO稀磁半导体粉末样品.通过对样品的结构、元素价态、电学和磁学性质的分析,研究了样品室温铁磁性来源.研究结果表明,2次烧结的样品比1次烧结样品的磁化强度明显增强;观测到的铁磁性与ZnO本征缺陷(Zn空位)有关,铁磁性起源于局域化受主(Zn空位)之间的交换相互作用.     

Co掺杂对Zn1-xCoxO稀磁半导体光学性质的影响

溶胶-凝胶法制备了Co掺杂的ZnO基稀磁半导体,研究其粉体和薄膜的结构和光学特性.X射线衍射结果表明Co2 随机替代Zn2 位置进入ZnO晶格,并引起晶格常数的变化.紫外-可见透射光谱表明样品的禁带宽度随着Co掺杂浓度的增大呈现非单调变化规律,低浓度掺杂样品的光学带隙随掺杂浓度增大而减小(红移),这是由于Co2 替代Zn2 ,局域d电子与能带电子之间的sp-d交换耦合引起的.     

烧结温度对Co掺杂ZnO稀磁半导体性能的影响

通过溶胶—凝胶法制备了Co掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗粒,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和振动样品磁强计等测试手段对Co掺杂ZnO稀磁半导体样品进行了结构和磁性表征.结果表明,随着烧结温度的升高,样品的固溶度逐渐增加.当样品的烧结温度为800℃时,样品为单相的ZnO结构.磁性测试结果表明,Co掺杂ZnO稀磁半导体在室温下具有铁磁性.     

Fe掺杂ZnO稀磁半导体的结构与磁性

以Fe(NO₃)₃·9H₂O与Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料, 与适量的柠檬酸配制成溶液, 采用溶胶\|凝胶(so|-gel)法合成干凝胶前驱体, 将前驱体在空气及氩气气氛中烧结得到Zn_1-xFe_xO样品, 并用X射线衍射（XRD)、 透射电子显微镜（TEM）、 X射线光电子能谱（XPS）和振动样品磁强计（VSM）对所制备样品的结构和磁性进行研究. 结果表明, 在氩气中烧结时, Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数小于4％,  在空气中烧结时, Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数约为10％, 在两种气氛下制备相同掺杂摩尔分数样品的磁性不同, 是由于Fe在样品中所处的价态不同, 从而影响了样品的结构及磁性.      

C掺杂ZnO稀磁半导体的磁特性研究

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,研究C掺杂ZnO稀磁半导体的磁性质.发现ZnO∶C体系的磁性来源于C-p和Zn-d轨道之间的杂化,铁磁性产生的机制是以巡游电子为媒介的铁磁交换作用.富O环境下制备ZnO∶C样品能够更好地在室温下得到稳定的铁磁有序.     

Zn1-xCrxO稀磁半导体薄膜的制备及磁性研究

采用磁控交替溅射方法和真空退火处理制备了Zn1-xCrxO薄膜,利用全自动X射线衍射仪和物理性质测量仪对样品的结构、晶粒尺寸及磁性等进行了测量和标度,得到了具有室温磁性的掺Cr的氧化锌基稀磁半导体.     

Al和氧空位对ZnO:Co稀磁半导体磁性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Al共掺杂和氧空位缺陷对Co掺杂ZnO磁性质的影响,发现Al原子共掺杂引入的自由电子载流子会稳定体系的反铁磁性从而减弱Co原子间的铁磁性交换,而氧空位缺陷束缚的电子载流子对提高体系的铁磁性具有积极的作用.氧空位引入的电子载流子部分转移到Co原子和近邻Zn原子,形成以电子载流子为媒介的Co原子间的耦合作用,稳定体系的铁磁态,增强Co原子间的交换耦合作用.     

ZnO基稀磁半导体薄膜性能研究进展

目前研究磁性半导体的主要方法是对半导体进行过渡金属元素(Mn,Co,Fe)掺杂,使之具备半导体和磁性材料的综合特性,在材料科学和未来自旋电子器件领域具有广阔的应用前景。本文对近几年来过渡金属离子掺杂的ZnO薄膜材料磁性能的研究进展作一综述。     

Fe掺杂GaN稀磁半导体材料研究

用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术生长出不同Fe掺杂浓度的GaN薄膜,并对其微观结构、表面形貌以及磁学性能进行了研究。对于低掺杂浓度的Fe掺杂GaN样品,X射线衍射和高分辨透射电镜均没有发现其他相物质存在;对于高浓度掺杂的样品,X射线衍射探测到了Fe单质和Fe3N存在。通过高分辨透射电镜图像,观察到了晶格中的Fe3N纳米团簇,并且发现团簇以Fe3N[0002]晶轴平行于GaN[0002]晶轴的方式存在于GaN晶格之中。同时,随着掺杂浓度的增高,薄膜表面粗糙度增加。磁学测量表明,不同掺杂浓度的样品都显现出明显的室温铁磁性。     

过渡金属掺杂ZnO基稀磁半导体的研究进展

简要介绍了ZnO基稀磁半导体（DMSs）材料的最新研究进展,指出了该领域的研究热点和存在的问题,提出了可能的解决方案,并在此基础上对DMSs的潜在应用前景进行了论述。     

稀释磁性半导体Zn1-xCoxO纳米晶的合成

采用化学共沉淀法合成了稀释磁性半导体Zn1-xCoxO(x=0.01~0.42)纳米晶,X-射线衍射和红外光谱显示钴离子掺杂到氧化锌晶格中并替代了部分锌离子的占位,用振动样品磁强计研究了Zn1-xCoxO系列样品的磁性能,发现当x≤0.12时,样品呈现明显的室温铁磁性.此外,研究了合成过程中反应液的pH值、钴的掺入量和产生的沉淀等因素对Zn1-xCoxO磁性能的影响,并初步探讨了反应机理.     

新型稀磁半导体Zn＿（1－x）Co＿xSe和Zn＿（1－x）Co＿xS的能谱

本文报道用晶体场理论对新型稀磁半导体Ｚｎ＿（１－ｘ）Ｃｏ＿ｘＳｅ和Ｚｎ＿（１－ｘ）Ｃｏ＿ｘＳ中Ｃｏ￣（２＋）离子不同能级间的跃迁进行计算的结果。与实验观测结果进行了比较，获得了相应的晶场参量Ｄ＿ｑ，Ｒａｃａｈ静电参量Ｂ，Ｃ和自旋－轨道耦合参数λ。本文对Ｚｎ＿（１－ｘ）Ｃｏ＿ｘＳｅ和Ｚｎ＿（１－ｘ）Ｃｏ＿ｘＳ分别指认了观测到的Ｃｏ￣（２＋）离子能级间的跃迁。对较低能级部分，实验结果与理论计算符合较好。     

Abnormal magnetic behavior in DMS Zn1-xMnxO nanowires

DILUTED MAGNETIC SEMICONDUCTORS(DMSS)ARE FORMED BY PARTIAL REPLACEMENT OF THE CATIONS OF THE NONMAGNETIC SEMICONDUCTORS BY MAGNETIC TRANSI-TION-METAL IONS.THE ADVANTAGES OF DILUTED MAGNETIC SEMICONDUCTORS ARE THE INTERACTION BETWEEN THE SPIN OF THE HOLES …     

Analysis of magnetic mechanisms of 3d-doped ZnO diluted magnetic semiconductors by an abnormal peak on M-T curve

The crystallographic structures and magnetic properties of a Zn0.95Co0.05O thin film deposited on a C-sapphire substrate using a dual-beam pulsed laser deposition method were characterized. It was shown from crystallographic analysis that the film belongs to the wurtzite structure with the C-axis aligned with that of the substrate. Magnetic hysteresis loops were observed till up to room temperature. A small peak around 55 K was noticed on the magnetization vs. temperature curve. The corresponding temperature of the small peak is close to that of ‘the abnormal peak’ reported by X.M. Zhang et al. From the results obtained, no correlation was found between the abnormal peak and the quantum effects. The magnetic behaviors in the Zn0.95Co0.05O film cannot be explained by the ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors. The magnetic mechanisms in ZnO-based diluted magnetic semiconductors are also discussed.     

掺杂浓度对稀磁性半导体(Ga,Fe)As的晶格常数及磁性质的影响

运用第一性原理下的LMTO ASA方法计算了稀磁半导体Ga1-xFexAs(x=1,1/4,1/8)在不同磁状态下的总能量,由能量最低原理我们得到其相应的晶格常数及磁状态.     

稀磁半导体Zn1-xNixO的制备、结构和磁性

用溶胶凝胶法合成Zn1-xNixO(x=0.03,0.05,0.10)系列化合物,利用X-射线衍射、磁强计对该系列化合物进行了结构和磁性表征.结果表明一定量的Ni离子进入ZnO的晶格中,形成稳定的纤锌矿型固溶体,空间群为P63 mc,晶胞参数随Ni掺入量稍有变化.该系列化合物表现为铁磁性,其居里-外斯温度随其成分稍有变化,并且表现出磁性离子的轨道磁矩并未完全淬灭.