制备条件对ZnCuAlO稀磁半导体性质的影响.pdf

《制备条件对ZnCuAlO稀磁半导体性质的影响》 本文主要探讨了制备条件如何影响ZnCuAlO稀磁半导体的性质。ZnCuAlO是一种具有潜在应用价值的稀磁半导体材料，因其同时具备电荷和自旋属性，使其在自旋电子学领域具有重要的研究价值。在室温下具有铁磁性的稀磁半导体是实现这一领域的关键，因此，对制备条件的研究至关重要。 实验采用溶胶-凝胶法制备了ZnCuAlO稀磁半导体粉末样品，原料为zn、Al、cu的含水硝酸盐和柠檬酸。通过控制烧结温度，分别在600℃和650℃下进行烧结。利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光谱仪（PL）和振动样品磁强计（VSM）等分析手段，对样品的结构、元素化学价态、光致发光性能以及磁性进行了深入研究。 XRD谱图显示，两种温度下制备的样品均呈现ZnO晶体结构，即纤锌矿结构，且沿着101方向择优生长。没有发现Cu、Al及其相关二次相杂质峰，证明Cu和Al成功地掺入到了氧化锌晶格中。比较而言，650℃烧结的样品表现出更强的衍射峰强度和更窄的半峰宽，表明高温烧结可以提高样品的结晶度。 XPS分析揭示了样品中元素的化学价态，这对于理解材料的磁性和电学性能至关重要。光致发光谱仪则用于评估样品的发光性能，这对于半导体材料在光电器件中的应用有直接影响。振动样品磁强计测量的磁性数据则揭示了烧结温度对样品磁性的影响，实验结果显示，温度升高导致样品中的氧空穴增加，这会影响样品的性质。 研究指出，缺陷是诱导稀磁半导体铁磁性的主要原因之一，如锌缺陷和氧空位。在ZnCuAlO中，Al的掺杂旨在引入Al离子，探索载流子对ZnCuO磁性变化的作用。通过不同温度制备，观察其对样品结构和性能的影响，为优化材料性能提供了理论依据。 制备条件，特别是烧结温度，对ZnCuAlO稀磁半导体的微观结构、光学特性和磁性有显著影响。通过精细调控这些条件，可以优化材料的性能，以满足在自旋电子器件等领域的应用需求。这一研究对于深入理解稀磁半导体的性质以及开发新型磁性材料具有重要的指导意义。