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近年来，稀磁半导体因表现出独特的磁有序现象备受凝聚态物理、材料学、化学等科研工作者的关注，这主要是因为稀磁半导体独特磁性涉及到丰富的磁相互作用，而且其独特的磁性蕴涵巨大的潜在应用前景。本文采用水热法、共沉淀法、溶胶，凝胶法、高温固相法制备了过渡金属掺杂SnO2的粉末及块体样品，在大量合成条件的探索下，结合样品的结构分析和磁性行为，对样品磁性的起因进行了初步的探讨。具体研究内容及结论如下。
前言部分概述了稀磁半导体的研究进展，稀磁半导体中磁相互作用和几种解释稀磁半导体磁性来源和预测居里温度的模型。重点介绍了SnO2基稀磁半导体的晶体结构、研究现状，及其磁性起因等。迄今，文献上很多的研究集中在过渡磁性金属掺杂的稀磁半导体薄膜材料方面，尤其对于过渡金属掺杂SnO2薄膜出现了一些异常大的饱和磁化强度，一些研究者认为可能是薄膜的界面缺陷导致的。本文旨在探讨材料本身的磁性起因，以及合成方法对材料的磁性有何影响，从而采用不同的化学方法制备SnO2基稀磁半导体粉末及块体样品，并对其进行磁性分析。
首先水热法合成了Mn掺杂SnO2基稀磁半导体，以及合成条件对材料的聚集形态的影响进行摸索，从NaOH用量，温度，溶剂等方面调整Sn1-xMnxO2的聚集状态。溶液中的酸碱度直接影响Sn物种的存在状态，从而影响产物的结构和形态，当NaOH用量较低时，产物呈呈零维的纳米粒子，当增加NaOH的用量时，产物呈一维较大的纳米棒，当进一步增加NaOH的用量时，产物呈纳米束状结构。当溶剂为醇水体系时，由于溶剂热效应，使得产物呈纳米束结构，而纯水体系产物为细小纳米棒呈枝状结构，而纯醇体系则得不到Sn1-xMnxO2产物。当反应温度较低时，产物呈零位的纳米粒子，当温度为160～180℃时，产物呈纳米束状结构，而当温度为200℃时，产物为放射状的纳米棒。并对纳米束状结构不同Mn掺杂浓度的样品进行了结构和磁性分析。Raman光谱中在700 cm-1处出现了Mn在SnO2晶格中的局域振动模式，在红外光谱中也出现了Mn-O的红外吸收峰。Sn1-xMnxO2在低温下具有较强的磁化强度，可达2μg/Mn，但仍低于其理论值，这是体系中铁磁和反铁磁耦合相互竞争的结果。随着x的增加，其磁化强度减少，表明Mn的有效掺杂随着x的增加而减少。当x=0.08和0.10时，在室温下具有铁磁性，但其磁化强度和矫顽力较小。
在Mn掺杂SnO2基稀磁半导体的合成条件的基础上，采用水热法合成了Fe及(Fe，Mn)掺杂SnO2稀磁半导体，Fe的掺杂浓度可达15％，Sn1-xFexO2在室温下出现弱的铁磁性，Mossbeaur谱分析表明样品中Fe以Fe3+形式存在，其中75％左右的Fe是顺磁的，25％左右是铁磁耦合的，通过参数拟合可得到其中铁磁耦合的Fe是由于Fe替代SnO2晶格产生的本征的铁磁性。
通过Sn1-xMnxO2和Sn1-xFexO2的对比得到，Sn1-xMnxO2在低温下的磁化强度较大，但随温度的升高降低较快，而Sn1-xFexO2在低温下的磁化强度和矫顽力都较小，但随温度的变化不大，因此在相同条件下合成了少量Fe和不同浓度Mn掺杂SnO2的稀磁半导体Sn0.99-xMnxFe0.01O2(0
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