ni掺杂zno稀磁半导体的制备与表征

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1、摘要本文采用湿化学法制备了具有室温铁磁性的Ni掺杂ZnO稀磁半导体纳米材料，使其同时具有电子的电荷属性和自旋属性，在高密度非易失性存储器、磁感应器、光隔离器、半导体集成电路、半导体激光器和自旋量子计算机等领域有广阔的应用前景．我们利用PPMS系统，振动样品磁强计、x射线衍射仪、透射电子显微镜、x射线电子能谱仪、电子能量损失谱、扫描电子显微镜等分析测试手段，研究了Ni掺杂zrIo纳米颗粒的微观结构特征、磁学特性、组成成分等特点，以及退火处理后的这种纳米颗粒结构、性能等的变化情况。实验结果表明，以乙酸镍，乙酸锌为前驱物，以四甲基氢氧化胺为沉淀剂，在水浴条件下可以制备出Ni掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗

2、粒。并且在室温条件下，1％的Ni元素掺入ZnO就可以表现出很明显的铁磁性。通过透射电镜的测试分析，没有发现这种样品中有其他有磁性的物质存在，因此，磁性的来源可能是由于Ni掺杂所引起的。将这种样品分别在600℃、900℃下退火处理，发现纳米颗粒的形貌发生了变化，而且磁性增强了几十倍。这时，样品中发现有立方结构的Zn掺杂NiO纳米颗粒的存在。综上所述，在水热条件下，以乙酸锌、乙酸镍为前驱物，以四甲基氢氧化胺为沉淀剂，通过在水溶液中的反应，可以制备出具有室温铁磁性的Ni掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗粒。对这种稀磁半导体进行退火处理，会改变它的形貌，使磁性增强几十倍。关键词：湿化学法；Ni掺杂znO；稀磁

3、半导体；磁性AbstractInthisthesis，room-temperatureferromagneticNi-d01)eclZnOdilutedmagneticsemiconductorshasbeensynthesizedbywetchemicalmethod．Withthecharge鲫dthespindegreesoffreedominasinglephase，Ni2+dopedZnOnanocrystalhassignificantpotentialapplicationforspintroniematerials，suchasgas矾mso培，operationalspin-

4、dependentlight-emittingdiodes(spinLEDs)，Vm讧to格，lransp村entelectronics。surfaceacousticwavedevices，piezoelectrictransducers，windowdisplayingmaterialsandsolarcells．Theas-preparedNi-dopedZnOnaoocrystalsa∞characterizedusingtransmissionelectronmicroscopy(TEhqenergydispersivex-rayspectrometer但DS)，electronen

5、ergylossspectroscopy(EELS)，x-rayDiffractionO(RDXx-rayphotoelectronspectroscopy(xPs)，andRamanspectmscopy．111eirmagrmticproperties黜studiedbyaphysicalpropertymeasurementsystem(PPMS，QuantumDesign)．Inordertoobservethechangeafterannealing,theannealedsamplesl_la．beenstudiedbythesimilarmethod．Accordmgtother

6、esultsofthemeasurement,wecanconcludethatNi-dopedZn0dflumdmagneticsemiconductorsnanocrystalscallbesynthesizedusingzincacetatedehydrated,nickelacetate，andtetramethylammoniumhydroxide(25％inwater)鹪precursoranddistilledwater∞solventatlowtemperature．Attheroomtemperature,NiMopedZnOwithabout1％Niatomsbehaver

7、obustferromagnetism．Byothermeasurements．impuritieshavenotbeendetectedinthesesamples．Therefore,Ⅱ坤SoRrt：eoftheferromagnetisminas．grownNiMopedZnOnanocrystalsistheNi2+doping．Theslmeturesandthepropertiesof