《過渡金屬離子摻雜的ZnO基稀磁半導體的合成和性質》是依託北京理工大學，由劉天府擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：過渡金屬離子摻雜的ZnO基稀磁半導體的合成和性質
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：劉天府
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稀磁半導體兼有半導體和磁性材料的性質，作為構建自旋電子學器件的基礎材料而備受關注。ZnO基稀磁半導體有可能獲得具有室溫及以上磁性質，成為廣泛關注的研究體系。目前報導的磁性金屬離子摻雜的稀磁半導體，受製備方法的影響，獲得的磁性質重複性差，並且其磁性起源一直沒有研究清楚。本項目以摻雜過渡金屬離子的Zn配合物為前驅體（包括 零維、一維、二維和三維框架結構得到配合物），通過控制金屬離子的種類、摻雜比例、缺陷，在不同溫度下進行煅燒獲得不同形貌的過渡金屬離子摻雜的ZnO基稀磁半導體，期望獲得均相的具有室溫磁有序的稀磁半導體；同時確定磁性質的起源，並套用第一性原理給出合理理論解釋。
結題摘要
稀磁半導體是結合電荷導電性能與電子自旋，使材料同時具有鐵磁性及導電性能的一類自旋電子學材料。過渡金屬摻雜氧化物的研究取得了突破性進展，氧化鋅和氧化錫是重要的氧化物稀磁半導體研究對象之一。過渡金屬摻雜氧化鋅和氧化錫體系已實現了室溫鐵磁性，有望成為製備自選電子學器件的材料。以Zn的配合物為主體，通過摻雜過渡金屬離子，獲得了混合離子的Zn1-xMx Ln配合物，經過煅燒氧化或還原得到均勻摻雜的ZnO稀磁半導體，研究其結構和磁性質的關係，確定磁性質的來源，獲得了具有室溫稀磁半導體。（a）我們得到了以過渡金屬離子（Ni，Mn，Co，Cu和Fe）摻雜的ZnO基的室溫稀磁半導體，對半導體的形貌進行了表征，研究了相應的磁學性能，相關的光學性能也進行了研究。（b）把研究的目標擴展到SnO2基稀磁半導體，發現在相應的ZnO實驗條件下沒有得到室溫稀磁半導體；但調整製備條件，可以獲得相應的室溫稀磁半導體。（c）我們研究了稀磁半導體的磁性來源。對於純相的ZnO和SnO2，磁性產生於製備過程中的缺陷。對於過渡金屬離子摻雜的情況，磁性的產生具有多種因素：樣品中的缺陷，過渡金屬離子間的磁相互作用和缺陷與過渡金屬離子的作用。
