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水热合成高浓度Co掺杂ZnO晶体的磁性

作　者: 强勇
导　师: 韦志仁
学　校: 河北大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 氧化锌水热法掺杂形貌磁性
分类号: O484.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 13次
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内容摘要

本文采用水热法合成高浓度Co掺杂及Co、Sn共掺杂的ZnO晶体。在高纯度的ZnO前驱物中掺入高摩尔比的过渡族金属氧化物或氯化物,6mol/L KOH溶液作为矿化剂,填充度70%,反应温度430℃,合成单掺杂Co的ZnO晶体和Co、Sn共掺杂的ZnO晶体。用SEM对Co单掺杂和Co、Sn共掺杂的ZnO晶体进行形貌表征,发现制备的掺杂ZnO结晶质量好,为纤锌矿结构,Zn1-xCoxO晶体尺度为50μm左右,呈现极性生长,Zn1-xCoxO∶Sn尺度为30μm左右,极性生长受到抑制。经过XRD分析,CoO和ZnO按摩尔比1∶1制备的掺杂ZnO晶体除了纤锌矿结构的ZnO以外,还有第二相Co3O4存在。而CoO和ZnO按摩尔比0.5∶1制备的晶体显示全部为ZnO。对样品进行EDS测试,Co掺杂量分别达到10at%(Co∶Zn=1∶1),7at%(Co∶Zn=0.5∶1)和12at%(Sn∶Co∶Zn=0.02∶0.5∶1)。采用SQUID进行磁性测量,发现全部样品表现为顺磁性。利用水热法在在ZnO籽晶片上制备Co、Sn共掺杂的ZnO晶体。ZnO籽晶片生成了一层墨绿色薄膜,XRD分析薄膜结构为纤锌矿结构的ZnO。薄膜中Co元素的掺杂浓度约为8at%,磁性表现为顺磁性。经霍尔测试,薄膜为n型导电类型。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-20
  1.1 引言  9
  1.2 稀磁半导体概况  9-13
    1.2.1 稀磁半导体的概念  10
    1.2.2 稀磁半导体的性质  10-11
    1.2.3 稀磁半导体的应用  11-12
    1.2.4 稀磁半导体的研究现状  12-13
  1.3 ZnO 稀磁半导体  13-18
    1.3.1 ZnO 的物理性质  13-15
    1.3.2 ZnO 稀磁半导体的研究进展  15-18
  1.4 本论文的内容  18-20
第2章实验方法及材料表征  20-24
  2.1 水热法  20
  2.2 实验设备  20-22
  2.3 材料表征  22-24
第3章 Co 掺杂ZnO 晶体的制备  24-32
  3.1 实验  24
  3.2 晶体形貌  24-26
  3.3 含量分析  26-29
  3.4 磁性分析  29-31
  3.5 小结  31-32
第4章 Co、Sn 共掺杂ZnO 晶体的制备  32-38
  4.1 实验  32
  4.2 晶体形貌  32-34
  4.3 含量分析  34-35
  4.4 磁性分析  35-37
  4.5 小结  37-38
第5章在ZnO 籽晶片上制备Co、Sn 掺杂ZnO 薄膜  38-46
  5.1 实验  38
  5.2 薄膜形貌  38-40
  5.3 薄膜含量分析  40-42
  5.4 薄膜磁性分析  42-44
  5.5 薄膜霍尔效应测试  44-45
  5.6 小结  45-46
第6章结论与展望  46-47
参考文献  47-51
致谢  51-52
攻读学位期间取得的科研成果  52

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