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近年来,在半导体中引入电子自旋成为研究的热点,因为这方面的研究可以促进具有高速、高集成度半导体器件的发展,从而使稀磁半导体(DilutedMagneticSemiconductors-DMS)材料有很大的应用前景。同时,氧化锌(ZnO)作为一种宽禁带Ⅱ-Ⅳ族半导体材料,也越来越被研究者关注,它具有六方结构,室温下能带带隙Eg为3.37eV。理论研究表明,ZnO基的DMS材料,具有较强的铁磁性和较高的居里转变温度。溶胶凝胶法(Sol-gel法),便于控制掺杂的浓度,可以用来制备稀磁半导体,具有广阔的应用前景和研究价值。
本文利用Sol-gel法成功制备了具有铁磁性的Zn1-xFexO粉末。XRD测试结果表明,在较低浓度的掺杂后样品中没有第二相存在,Fe2+离子取代了部分Zn2+离子的位置,为替位式掺杂。不同温度下退火的样品,随着退火温度的提高,粉末样品的微粒大小逐渐增大,质量变好。
对样品的VSM测量表明,样品具有铁磁性,居里转变温度大约为200k,其饱和磁化强度约为10-2emu量级,矫顽力约为35Oe,根据理论研究,铁磁性产生的机制为载流子诱导机制。
利用铁磁共振(FMR)测试,发现样品粉末在室温下是顺磁性的,计算得出该材料的g因子为2.009。