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稀磁性半导体Ni_xSn_(1-x)O_(2-δ)一维纳米结构的制备、微结构和磁性的研究

作　者: 张华新
导　师: 葛世慧
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 纳米线 纳米带 稀磁半导体 扫描电子显微镜 化学气相沉积法 一维纳米结构 铁磁性 振动样品磁强计 交换作用 一维纳米材料
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文采用化学气相沉积法分别制备了SnO2纳米线和NixSn1-xO2-δ纳米线及纳米带样品,探索了获得居里点在室温以上的稀释铁磁性半导体纳米线的制备方法和工艺条件;用X射线衍射（XRD）、选区电子衍射（SAED）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）、光致发光谱仪（PL）,X射线光电子能谱仪（XPS）等表征手段,对样品进行了系统的研究,详细研究了样品的微结构、形貌以及磁性,并对其生长机理和磁性来源进行了探讨。主要结论如下:1.利用催化剂辅助,在Si衬底上沉积了SnO2纳米线样品,表面光滑,直径分布在40-150nm之间,在轴向上直径没有明显变化,长度大于20微米,单晶。2.利用化学气相沉积法,在Si衬底上沉积了NixSn1-xO2-δ纳米线及纳米带样品,纳米线直径在30nm-150nm之间,特征尺寸为50nm,纳米带特征尺寸为厚度33nm,宽度170nm,长度大于2微米,单晶。3.讨论了纳米线及纳米带的生长机制,认为是气－液－固机制控制其生长,并通过增加金层厚度制备样品的方法捕获小液滴分裂细节。4.在NixSn1-xO2-δ纳米线及纳米带样品的常温磁化曲线上可以观察到明显的磁滞,表明样品具有室温铁磁性,磁矩可达3.33μB/Ni,并且随着掺入量的增加磁距先升后降。5.通过XRD测试没有发现Ni单质或氧化物的峰,而且透射电镜的观察照片中也没有发现磁性团簇,XPS显示Ni为离子态,可以认为Ni离子替代了SnO2晶格中的Sn离子,而非Ni团簇或杂相。样品室温铁磁性是内禀的。6.样品的磁性来源可以由氧空缺型束缚磁极化子模型解释。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章 概述  7-21
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 磁性半导体的研究概况  8-14
    1.2.1 稀磁半导体的基本概念  8
    1.2.2 稀磁半导体的性质  8-10
    1.2.3 稀磁半导体中的交换相互作用  10-12
    1.2.4 稀磁半导体的磁性起源  12-13
    1.2.5 稀磁半导体的研究进展  13-14
  1.3 纳米材料概述  14-17
    1.3.1 纳米材料的基本概念  14-15
    1.3.2 SnO_2一维纳米材料  15-17
  1.4 我们的研究动机和意义  17-19
  参考文献  19-21
第二章 样品的制备和测试  21-31
  2.1 试样的制备  21-23
  2.2 样品表征  23-30
    2.2.1 X-ray衍射(xRD)  23-24
    2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)  24
    2.2.3 透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)  24-25
    2.2.4 振动样品磁强计(Vibrating Sample Magnetometer)  25-29
    2.2.5 光致发光(Photoluminescence-PL)  29
    2.2.6 X射线光电子能谱分析法(XPS)  29-30
  参考文献  30-31
第三章 一维SnO_2和Ni_xSn_(1-x)O_(2-δ)纳米结构的制备,表征及生长机理研究  31-40
  3.1 SnO_2纳米线样品的制备与表征  31-34
    3.1.1 SnO_2纳米线样品的制备  31
    3.1.2 样品表征  31-33
    3.1.3 结论  33-34
  3.2 Ni_xSn_(1-x)O_(2-δ)纳米线及纳米带样品的制备与表征  34-37
    3.2.1 Ni_xSn_(1-x)O_(2-δ)纳米线及纳米带样品的制备  34
    3.2.2 样品表征  34-37
  3.3 一维纳米结构生长机理研究  37-39
  参考文献  39-40
第四章 Ni_xSn_(1-x)O_(2-δ)纳米线及纳米带的磁性研究  40-46
  4.1 磁性测量  40
  4.2 磁性来源讨论  40-45
  参考文献  45-46
第五章 结论  46-47
附录  47-48
致谢  48

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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