溶膠凝膠法制備In-,2-O-,3-基稀釋磁性半導體及其性質的研究.pdf

1、在半導體中引入磁性金屬元素而形成的稀磁半導體材料因其能將自旋和電荷兩個自由度集于一身，已經成為最近幾年來凝聚態(tài)物理和材料科學領域中最前沿的研究對象。其中以在ZnO、TiO2、SnO2和In2O3等氧化物中摻雜過渡金屬元素的研究最為廣泛。下一代多功能器件要求把電子學、磁學和光子學整合在一起，為了達到這個目的，尋找具有可調節(jié)的載流子濃度、高遷移率、高的磁矩以及透明的磁性半導體變得越來越重要。 本文采用了溶膠-凝膠法制備過渡金屬Fe摻

2、雜和Fe、Sn共摻In2O3基稀磁半導體薄膜和粉體。在大量工藝探索的基礎上，結合樣品的結構、形貌、光學特性及磁性行為，對樣品的室溫鐵磁性狀態(tài)及原因進行初步的探討和分析。 首先，在空氣氣氛中，以In(NO3)3·4.5H2O、Fe(NO3)3·9H2O、SnCl4·5H2O、乙酰丙酮和乙二醇甲醚為原料，采用溶膠凝膠法在110℃干燥，500℃煅燒，得到(In1-xFex)2O3和(In0.9-xFexSn0.1)2O3的薄膜和粉末樣

3、品，從樣品的結晶角度考慮，選用在500℃煅燒的制備工藝最為合理。 其次，發(fā)現(In1-xFex)2O3和(In0.9-xFexSn0.1)2O3的薄膜樣品，在x=0，薄膜呈抗磁性；x≤0.2時，隨著摻雜Fe離子濃度增加，磁性離子之間交換作用增強，宏觀上顯示飽和磁矩增加，在x=0.2時飽和磁矩最大；隨著磁性離子濃度繼續(xù)增加，飽和磁矩下降，是由于雜質相的析出破壞磁有序相。(In1-xFex)2O3的粉末樣品，在x=0時，薄膜呈抗磁性

4、；x=0.05時，為順磁性；隨著Fe離子濃度繼續(xù)增加，飽和磁矩逐漸增大，在x=0.2時達到最大，與(In1-xFex)2O3的薄膜樣品一致；在x=0.3時，磁化曲線呈現順磁和鐵磁的綜合趨勢。其中x=0.05與0.3的同種樣品，樣品形式不同，磁性完全不同，可能是由于薄膜的缺陷多，而呈現鐵磁性。(In0.9-xFexSn0.1)2O3的粉末樣品，隨著Fe離子濃度逐漸增加，磁化曲線逐漸由抗磁向順磁再向順磁與鐵磁的綜合變化?？赡苡捎诜谴判許n離