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    188宝金博页面版: 高能球磨法制备纳米ZnO掺Fe稀磁半导体材料_魏白光

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    内容提示： 第 31 卷 第 3 期 吉 林 化 工 学 院 学 报 Vol．31 No．32014 年 3 月JOUＲNAL OF JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY Mar． 2014收稿日期:2014-01-07作者简介:魏白光(1986-)，男，吉林省吉林市人，吉林化工学院助教，硕士，主要从事纳米稀磁半导体材料方面的研究．文章编号:1007-2853(2014)03-0081-04高能球磨法制备纳米 ZnO掺 Fe 稀磁半导体材料魏白光1，刘力2 ，吕秋月 3(1． 吉林化工学院 教务处，吉林 吉林 132022;2． 北华大学 物理学院，吉林 吉林 132013;3． 吉林毓文中学，吉林 吉林132012)摘要:稀磁半导体合金制备的基本思想主要是利用磁性离子部分地取代原来半导体中的阳...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：63 | 上传日期：2022-11-06 15:16:40 | 文档星级：
    第 31 卷 第 3 期 吉 林 化 工 学 院 学 报 Vol．31 No．32014 年 3 月JOUＲNAL OF JILIN INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY Mar． 2014收稿日期:2014-01-07作者简介:魏白光(1986-)，男，吉林省吉林市人，吉林化工学院助教，硕士，主要从事纳米稀磁半导体材料方面的研究．文章编号:1007-2853(2014)03-0081-04高能球磨法制备纳米 ZnO掺 Fe 稀磁半导体材料魏白光1，刘力2 ，吕秋月 3(1． 吉林化工学院 教务处，吉林 吉林 132022;2． 北华大学 物理学院，吉林 吉林 132013;3． 吉林毓文中学，吉林 吉林132012)摘要:稀磁半导体合金制备的基本思想主要是利用磁性离子部分地取代原来半导体中的阳离子． 本论文利用高能球磨方法制备铁掺杂氧化锌，是通过高能球磨方法，球磨 ZnO 粉末，利用钢球及钢罐在球磨时撞击下的铁屑进行掺杂． XＲD 结果表明，随球磨时间的增加，10 h 以前只有 ZnO 峰位，样品中铁峰在球磨10 h 出现，46 h 为最强，球磨136 h 消失，46 ～136 h 过程 ZnO 峰位向左偏移，在球磨达到172 h，样品中出现新相 Fe 0． 85 － x Zn x O． 振动样品磁强计测量样品具有室温铁磁性，磁性能随 Fe 含量的变化而改变．关 键 词:ZnO;稀磁半导体;高能球磨;掺杂;室温铁磁性中图分类号:O 469 文献标志码:A对于 ZnO 材料，通常情况为抗磁性的［1］，但当对其微量掺杂过渡金属阳离子后，尽管 ZnO 的晶格没有变，其半导体基本性能也没有变，但磁性发生了巨大变化． 有些掺杂会使其变为铁磁态，如Fe－、Co－、Ni－、Mn－的掺杂，(Mn，Co)、(Co，Ni)、(Mn，Ni)的共掺［1］ ，都会使其呈现铁磁态;有些掺杂会使其成为自旋玻璃态，如(Fe，Ni)共掺;有些掺杂使其成为顺磁态，如 Sn 掺杂［3］ ． 对于磁性改变的机制，目前许多科学家正在不断探索之中． 有些研究者认为，可由双交换和超交换理论解释共掺杂的磁性变化机理 ［2］ ，有些学者认为磁性的改变并非来自所掺入的磁性粒子 ［4］ ，另一些则认为由于磁性离子局域磁矩与能带电子自旋存在交换作用，因此可通过改变磁性杂质浓度控制光电、磁光、光吸收、输运特性［5］ ．从铁掺杂的氧化锌体系来说，于此相关的学术研究和报道还不是很多． 早前 S． W． YOON ［8］ 研究小组在低温得到 Fe 掺杂 ZnO 显示出了反铁磁性而不是铁磁性，但是后来 G． Y． Ahn ［6-9］ 研究小组用固态反应法和溶胶一凝胶法都制备出了掺铁的 ZnO 半导体具有室温铁磁性． 最新的报道表明利用激光沉积法制备 Fe 掺杂 ZnO，在室温有铁磁性能，磁畴的排列是铁磁性排列． 虽然得到的样品具有室温铁磁性，可磁性的来源并不明确，在样品中，不是 Fe 离子取代 Zn 离子占据晶格位置，而是在晶格中形成了铁氧体导致了室温铁磁性 ［9］． 不同的制备方法导致掺 Fe 的 ZnO 磁性半导体的磁性能也有所不同，有些结果竟是相悖的． 在 Fe 掺杂 ZnO 磁性半导体的体系中，磁性能的多样性可能源于不同的制备方法和不同的实验条件． 本文将利用机械合金化的方法将 Fe 离子掺杂进 ZnO晶格中，并对材料的微观结构及磁性能进行表征．1 实验部分1．1 试剂与测试仪器纯度为 99%ZnO 粉．利用日本理学 D/max-rA X-射线衍射仪对样品进行物相及结构方面的分析，所用阳极为 Cu 靶，Cu辐射，石墨单色器，平均波长为 λ = 0． 154 18 nm，管电流 40 mA，管电压 40 kV． 测量步宽0． 02，扫描时间 0． 2 s．采用美国 Lake Shore 7410 振动样品磁强计(VSM)测量磁粉的磁性能(磁滞回线、矫顽力和饱和磁化强度)，得到的所有数据不做修正．1．2 实验过程称取 ZnO 粉(纯度 99%)12 g，放入不锈钢球磨罐，磨球采用钢球，球重 179． 965 g，球料比为DOI:10.16039/j.cnki.cn22-1249.2014.03.013

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