免费论文摘要：Mn掺杂ZnO的微构造调节和控制和磁啮合接洽

ZnO动作要害的宽带隙半半导体资料具备很多特出的本质，如紫外放射、通明电导率、紫外敏锐性、气敏性及磁性等。因为在自旋电子资料上宏大的潜伏运用，Mn掺杂ZnO基稀磁半半导体资料获得了普遍的接洽。但是，因为自净化效力，Mn在ZnO纳米晶中的融化度要远小于体资料中的融化度。而且，Zn1-xMnxO的磁啮合体制也生存争议。本舆论重要经过化学方法治备了各别浓淡的Zn1-xMnxO样本，并运用各别浓淡的辛胺、硫醇、氩氢搀和气体对Zn0.98Mn0.02O样本举行处置。运用Raman光谱、光致发亮光谱、X射线接收精致构造、物理本质尝试体例尝试本领对样本的配位情况及磁性举行表征，创造配位情况与磁啮合体制之间的联系，进而到达对样本磁性可控安排的手段。 本舆论的重要处事如次： 1.运用化学本领合成了Zn1-xMnxO（x=0.0005, 0.001, 0.005, 0.01, 0.02）纳米晶，并运用X射线光电子能谱、拉曼光谱、X射线接收构造等对Mn的配位情况举行接洽。试验截止表白：Mn在ZnO晶格中代替场所的融化度特殊低，小于0.4%。在掺杂进程中，当x ≤ 0.001时，Mn离子开始加入ZnO晶格的代替场所，产生Mn2+O4四周体配位构造；当x ≥ 0.005时，Mn离子加入间歇场所产生Mn3+O6八面体配位构造。一切样本在室温下表露顺磁性，而在温度低于100 K时表露反铁磁性。 2.运用各别浓淡的硫醇对合成的Zn0.98Mn0.02O纳米晶举行处置。并接洽了体制中Mn的配位情况对体制的磁学和光学本质的感化。接洽截止表白：在Mn掺杂ZnO中Mn重要以Mn3+O6八面体配位构造情势生存。硫醇处置后，坐落ZnO外表的局部Mn3+离子被恢复成Mn2+离子。个中，一局部Mn2+离子加入ZnO晶格产生Mn2+O4四周体配位构造，另一局部Mn2+离子加入ZnS晶格产生Mn2+S4四周体配位构造。硫醇处置后的样本均展现为铁磁性，饱和磁化强度的变革与Mn2+O4四周体配位构造单位的密度成正比。 3.运用各别浓淡的辛胺对合成的Zn0.98Mn0.02O纳米晶举行处置，并运用光致发亮光谱，X射线光电子能谱、拉曼光谱、X射线接收构造以及归纳物性丈量体例平分别对Mn的配位情况，缺点的典型和浓淡及磁性举行接洽。截止表白：辛胺处置后的Zn1-xMnxO样本中，N加入晶格产生受主，经过N受主和Mn檀越的轨迹杂化而贬低杂质能级的牵制能，进而普及Mn在ZnO晶格中的融化度，使Mn加入ZnO晶格中的代替场所。其余，从MnO6八面体配位构造中开释出来的O亚原子吞噬了氧空隙的场所，贬低了样本中的氧空隙密度。辛胺处置后的样本表露室温铁磁性。 4. 运用各别浓淡的氩氢搀和气代氢气对合成的Zn0.98Mn0.02O纳米晶举行热处置，并对Mn的配位情况及磁性举行接洽。截止表白：H2处置不妨灵验的变换Mn的配位情况，经过配位情况的变革来灵验调节和控制样本的磁性。在未处置样本中，Mn重要以Mn3+O6八面体配位构造情势生存，H2处置后的样本中Mn则重要以Mn2+O4四周体配位构造情势生存。该体制同声表露出铁磁和反铁磁性。个中反铁磁性重要根源于Mn3+O6八面体配位构造的Mn3+-O2--Mn3+所产生的反铁磁啮合。铁磁性重要根源于Mn2+O4四周体配位构造中的Mn-Mn调换效率以及Mn和H所构成的Mn-H-Mn键桥构造。

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