非磁金屬摻雜八羥基喹啉鈷薄膜的磁性研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，越來越多的磁性材料被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面。磁性材料除了包括磁性金屬、合金、鐵氧體等傳統(tǒng)的無機(jī)磁性材料外，還包括有機(jī)磁體。傳統(tǒng)磁體的磁性通常來源于過渡金屬及其氧化物的未成對d層電子或稀土元素的未成對f層電子，而有機(jī)分子材料主要通過共價鍵結(jié)合，不具有未成對電子，因此一般不顯示順磁性或鐵磁性。然而，人們在某些含有穩(wěn)定自由基的有機(jī)化合物以及含過渡金屬的有機(jī)配合物中發(fā)現(xiàn)了磁性。與無機(jī)磁性材料的高溫冶煉工藝不同，有機(jī)磁性材

2、料可以低溫制備，能耗低，質(zhì)量輕，柔韌性及可塑造性好，結(jié)構(gòu)種類多樣，且其磁性容易與機(jī)械、光、電等性質(zhì)相結(jié)合，在超高頻裝置、高密度信息存儲、吸波材料、電子信息產(chǎn)業(yè)和宇航等需要輕質(zhì)磁性材料的領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。
　　 隨著有機(jī)自旋電子學(xué)的發(fā)展，有機(jī)磁性材料在有機(jī)自旋電子器件中的潛力也逐步得到人們的重視，尤其是同時具有半導(dǎo)體導(dǎo)電性和鐵磁性的有機(jī)材料，然而目前有機(jī)電子器件或有機(jī)光電子器件中常用的有機(jī)半導(dǎo)體材料都不具有磁性。最近幾年，研究

3、人員發(fā)現(xiàn)通過向有機(jī)半導(dǎo)體中摻雜磁性元素（如過渡金屬元素鈷、錳等）可以獲得鐵磁性。然而，在有機(jī)分子與過渡金屬共蒸發(fā)成薄的過程中容易產(chǎn)生鐵磁金屬團(tuán)簇，這使得薄膜的磁性來源變得不確定。
　　 本論文通過真空熱蒸發(fā)的方法，制備了本身含有不飽和3d電子的八羥基喹啉過渡金屬配合物薄膜-八羥基喹啉鈷(Coq2)薄膜，并對Coq2進(jìn)行了非磁元素(Cu、Al)摻雜，利用摻雜增強(qiáng)局域磁矩間的耦合作用，進(jìn)而增強(qiáng)材料磁性，有效地避免了磁性金屬團(tuán)簇的產(chǎn)生

4、。
　　 主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)制備了膜厚為100nm的未摻雜純Coq2薄膜樣品;采用AFM對樣品進(jìn)行形貌分析，結(jié)果顯示純Coq2薄膜有很好的成膜質(zhì)量;采用FT-IR對樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，在傅里葉紅外光譜的700-1200cm-1波段，可觀察到有機(jī)體中對苯二酚配合基以及吡啶環(huán)所對應(yīng)的特征振動峰;采用SQUID對樣品進(jìn)行磁性測試，純Coq2薄膜在低溫下呈順磁性。
　　 (2)制備了一系列的具有不同摻

5、雜比例的Al摻雜Coq2薄膜樣品;分別采用AFM、EDS、FT-IR、AGM以及SQUID對樣品進(jìn)行了形貌、成分、結(jié)構(gòu)以及磁性測試;原子力顯微鏡下該薄膜比純Coq2薄膜略粗糙，屬典型的非晶態(tài);電子能譜儀的測試結(jié)果表明共蒸得到樣品的摻雜比例符合預(yù)期;傅立葉紅外振動譜中410cm-1位置的振動峰出現(xiàn)藍(lán)移，表明摻雜的金屬原子確與Coq2分子結(jié)合;磁性測試結(jié)果表明Al摻雜Coq2薄膜具有本征鐵磁性，在摻雜比例范圍內(nèi)樣品的飽合磁化強(qiáng)度隨摻雜比例的