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通常认为,材料铁磁性的产生根源是其原子的d或f壳层被电子部分占据。然而在2004年,有研究表明未掺杂的HfO2薄膜中存在因缺陷引起的室温铁磁性。这个发现的特别之处在于该材料中的Hf4+和O2-都不是磁性离子。一般将这类因缺陷引起的本征铁磁性称为d0铁磁性。d0铁磁性的发现挑战了人们关于铁磁性的传统认知。虽然大部分研究认为点缺陷是这类铁磁性产生的根本原因,但具体是阴离子缺陷还是阳离子缺陷,却始终观点不一。本论文选择MgO单晶块材作为研究对象,通过γ射线辐照和中子辐照引入点缺陷,对辐照后的MgO单晶的点缺陷组态及磁性进行了详细研究,并通过点缺陷理论阐释MgO单晶的d0铁磁性。这些结果对于开发新的d0铁磁性材料具有重要参考价值。本论文获得以下主要结果:(1)基于黄昆漫散射公式,理论研究MgO中不同类型缺陷在不同倒易阵点附近引起的漫散射分布情况。通过MATLAB软件计算了 MgO中的偶极力缺陷(double-force defect)和立方缺陷(cubic defect)在不同倒易阵点附近引起的漫散射等强度图。计算表明,在同一倒易阵点附近,立方缺陷和偶极力缺陷引起的漫散射等强度分布图有较大的区别。该结果为确定辐照样品的缺陷类型提供较好的理论依据。(2)利用60Coγ射线辐射源对(100)MgO单晶进行γ射线辐照。通过北京同步辐射装置(BSRF)和上海同步辐射装置(SSRF)对样品展开漫散射实验研究。在不同温度下扫描了样品的(200)和(311)面附近的ω-2θ曲线及摇摆曲线。结果说明(10O)MgO单晶经γ射线辐照后产生晶格畸变,晶体中存在一定浓度的点缺陷。对辐照的MgO单晶块材进行了倒易空间图扫描。辐照样品的倒易空间图和偶极力缺陷引起的漫散射等强度图类似,分析表明(100)MgO单晶经γ射线辐照后产生了弗仑克尔缺陷。样品的紫外-可见光吸收光谱中存在微弱的吸收峰,分析表明(10O)MgO单晶经γ射线辐照后产生了阴离子缺陷。结合漫散射实验结果可以得出结论:(100)MgO单晶样品经γ射线辐照后产生了浓度较低的阴离子弗仑克尔缺陷。磁性测量结果显示室温下辐照的(100)MgO单晶块材依然是抗磁性,但在低温下辐照样品具有顺磁性。辐照单晶的顺磁性与Y射线辐照引起的较低浓度的阴离子缺陷有关。由于Y射线辐照产生的点缺陷浓度较低,我们无法观察到(10O)MgO单晶的铁磁性。(3)对(100)、(110)和(111)取向的MgO单晶进行中子辐照,辐照剂量范围从1.0×1016 cm-2到1.0×1020 cm-2利用同步辐射装置测量样品的不同衍射面的ω-2θ曲线及摇摆曲线。结果显示中子辐照样品产生了晶格畸变,晶体内存在一定浓度的点缺陷。实验得到的倒易空间图与计算结果比对可知,不同取向的辐照样品中均存在偶极力缺陷。紫外-可见光吸收光谱表明所有中子辐照样品均存在O离子单空位,包括F心和F+心。辐照剂量较高(1.0×1019和1.0×1020 cm-2)的样品中产生O空位聚集。磁性结果表明中子辐照的MgO单晶在室温下是抗磁性,但在低温下具有铁磁性。中子辐照MgO单晶的铁磁性与阴离子缺陷有密切关系。MgO单晶是否具有铁磁性与单晶取向无关。通过色心交换理论可解释中子辐照MgO单晶块材的铁磁性产生机制。